Credito d'immagine: NASA
Siamo condannati. Un giorno la Terra sarà una cenere bruciata in orbita attorno a una stella rossa gonfia.
Questo è il destino finale di qualsiasi pianeta che vive vicino a una stella della sequenza principale come il nostro sole. Le stelle della sequenza principale corrono sull'idrogeno e quando questo combustibile si esaurisce, passano all'elio e diventano un gigante rosso. Mentre la transizione del sole in un gigante rosso è una triste notizia per la Terra, i pianeti ghiacciati nelle regioni più distanti del nostro sistema solare si crogioleranno per la prima volta nel calore del sole.
Il sole è diventato lentamente ma costantemente più luminoso e più caldo nel corso della sua vita. Quando il sole diventerà un gigante rosso in circa 4 miliardi di anni, il nostro familiare sole giallo diventerà un rosso vivo, poiché emette principalmente l'energia a bassa frequenza della luce rossa a infrarossi e visibile. Crescerà migliaia di volte più luminoso e tuttavia avrà una temperatura superficiale più fredda e la sua atmosfera si espanderà, inghiottendo lentamente Mercurio, Venere e forse anche la Terra.
Mentre si prevede che l'atmosfera del sole raggiunga l'orbita terrestre di 1 UA, i giganti rossi tendono a perdere molta massa e questa ondata di gas espulsi potrebbe spingere la Terra fuori dalla portata. Ma se la Terra viene consumata o semplicemente cantata, tutta la vita sulla Terra sarà passata all'oblio.
Tuttavia, le condizioni che rendono possibile la vita potrebbero apparire altrove nel sistema solare, secondo un articolo pubblicato sulla rivista Astrobiology di S. Alan Stern, direttore del Dipartimento di studi spaziali del Southwest Research Institute a Boulder, Colorado. Dice che i pianeti situati tra 10 e 50 UA si troveranno nella zona abitabile del sole gigante rosso. La zona abitabile di un sistema solare è la regione in cui l'acqua può rimanere allo stato liquido.
La zona abitabile si sposterà gradualmente attraverso la regione da 10 a 50 UA mentre il sole diventa sempre più luminoso, evolvendosi attraverso la sua fase gigante rossa. Saturno, Urano, Nettuno e Plutone si trovano tutti tra 10 e 50 UA, così come le loro lune ghiacciate e gli oggetti della Cintura di Kuiper. Ma non tutti questi mondi avranno pari opportunità di vita.
Le prospettive di abitabilità sui pianeti gassosi Saturno, Nettuno e Urano potrebbero non essere influenzate tanto dalla transizione del gigante rosso. Gli astronomi hanno scoperto pianeti gassosi che orbitano molto vicino alla loro stella madre in altri sistemi solari e questi "Giove caldi" sembrano trattenere le loro atmosfere gassose nonostante la loro vicinanza alle radiazioni intense. La vita come la conosciamo non è probabile che appaia su pianeti gassosi.
Stern pensa che la luna di Nettuno, Tritone, Plutone e la sua luna Caronte, e gli oggetti della Cintura di Kuiper avranno le migliori possibilità di vita. Questi corpi sono ricchi di sostanze chimiche organiche e il calore del sole rosso gigante scioglierà le loro superfici ghiacciate negli oceani.
"Quando il sole è un gigante rosso, i mondi di ghiaccio del nostro sistema solare si scioglieranno e diventeranno oasi oceaniche per decine per diverse centinaia di milioni di anni", afferma Stern. “Il nostro sistema solare non ospiterà quindi un solo mondo con oceani di superficie, come fa ora, ma centinaia, per tutte le lune ghiacciate dei pianeti giganti, e anche i pianeti nani ghiacciati della Cintura di Kuiper sopporteranno anche gli oceani. Poiché la temperatura su Plutone non sarà molto diversa allora, rispetto alla temperatura di Miami Beach ora, mi piace chiamare questi mondi "Plutos caldi", in analogia con la pletora di giove caldi trovati in orbita attorno a stelle simili al sole negli ultimi anni. "
L'influenza del sole non è l'intera storia, tuttavia - le caratteristiche di un corpo planetario fanno molta strada nel determinare l'abitabilità. Tali caratteristiche includono l'attività interna di un pianeta, la riflettività o "albedo" di un pianeta e lo spessore e la composizione dell'atmosfera. Anche se un pianeta ha tutti gli elementi che favoriscono l'abitabilità, la vita non apparirà necessariamente.
"Non sappiamo cosa è necessario per iniziare la vita", afferma Don Brownlee, astronomo dell'Università di Washington a Seattle e coautore del libro "La vita e la morte del pianeta Terra". Brownlee afferma che se tutto ciò che serve sono interni caldi e umidi e materiali organici, allora Plutone, Tritone e gli oggetti della cintura di Kuiper potrebbero ospitare la vita.
"Per cautela, tuttavia, gli interni degli asteroidi che hanno prodotto i meteoriti condrite carbonacei erano caldi e umidi per forse milioni di anni nella prima storia del sistema solare", afferma Brownlee. "Questi corpi sono estremamente ricchi sia di acqua che di materiali organici, eppure non ci sono prove convincenti che qualsiasi meteorite asteroide abbia mai avuto esseri viventi in esso."
L'orbita di un corpo planetario influenzerà anche le sue possibilità di vita. Plutone, ad esempio, non ha un'orbita piacevole e regolare come la Terra. L'orbita di Plutone è relativamente eccentrica, variando la distanza dal sole. Da gennaio 1979 a febbraio 1999, Plutone era più vicino al sole di Nettuno e tra cento anni sarà quasi il doppio di Nettuno. Questo tipo di orbita farà sì che Plutone subisca un riscaldamento estremo alternato a un raffreddamento estremo.
Anche l'orbita di Tritone è peculiare. Tritone è l'unica grande luna che orbita all'indietro, o "retrogrado". Triton può avere questa orbita insolita perché si è formata come un oggetto cintura di Kuiper e poi è stata catturata dalla gravità di Nettuno. È un'alleanza instabile, poiché l'orbita retrograda crea interazioni di marea con Nettuno. Gli scienziati prevedono che un giorno Tritone si schianterà su Nettuno o si spezzerà in piccoli pezzi e formerà un anello attorno al pianeta.
"Il calendario per il decadimento delle maree dell'orbita di Triton è incerto, quindi potrebbe essere in giro o potrebbe essersi già schiantato quando il sole diventerà rosso gigante", afferma Stern. "Se Triton è in giro, probabilmente finirà per sembrare lo stesso tipo di mondo oceanico ricco di organici di Plutone."
Il sole brucerà come un gigante rosso per circa 250 milioni di anni, ma è abbastanza tempo perché la vita possa prendere piede? Durante la maggior parte della vita del gigante rosso, il sole sarà solo 30 volte più luminoso del suo stato attuale. Verso la fine della fase del gigante rosso il sole diventerà più di 1.000 volte più luminoso e occasionalmente rilascerà impulsi di energia che raggiungono 6.000 volte la luminosità attuale. Ma questo periodo di intensa luminosità durerà per alcuni milioni di anni, o decine di milioni di anni al massimo.
La brevità delle fasi più brillanti del gigante rosso suggerisce a Brownlee che Plutone non ha molte promesse per la vita. A causa dell'orbita media di Plutone di 40 UA, il sole dovrebbe essere 1.600 volte più luminoso perché Plutone ottenga la stessa radiazione solare che attualmente riceviamo sulla Terra.
"Il sole raggiungerà questa luminosità, ma solo per un brevissimo periodo di tempo - solo un milione di anni circa", afferma Brownlee. "La superficie e l'atmosfera di Plutone saranno" migliorate "dal nostro punto di vista, ma non sarà un bel posto per un periodo di tempo significativo".
Dopo la fase del gigante rosso, il sole diventerà più debole e si ridurrà alle dimensioni della Terra, diventando una nana bianca. I pianeti distanti che si crogiolarono alla luce del gigante rosso diventeranno di nuovo mondi di ghiaccio congelato.
Quindi, se la vita deve apparire in un sistema gigante rosso, avrà bisogno di un rapido avvio. Si pensa che la vita sulla Terra sia nata 3,8 miliardi di anni fa, circa 800 milioni di anni dopo la nascita del nostro pianeta. Ma ciò è probabilmente dovuto al fatto che i pianeti del sistema solare interno hanno subito 800 milioni di anni di pesanti bombardamenti di asteroidi. Anche se la vita fosse iniziata immediatamente, la prima pioggia di asteroidi avrebbe spazzato via la Terra da quella vita.
Brownlee afferma che una nuova era di bombardamenti potrebbe iniziare per i pianeti esterni, perché il sole gigante rosso potrebbe disturbare il vasto numero di comete nella Cintura di Kuiper.
"Quando il sole gigante rosso è 1.000 volte più luminoso, perde quasi metà della sua massa nello spazio", afferma Brownlee. “Questo fa muovere i corpi in orbita verso l'esterno. La perdita di gas e altri effetti potrebbero destabilizzare la Cintura di Kuiper e creare un altro periodo di bombardamenti interessanti. "
Ma Stern afferma che i pianeti resi abitabili da un sole gigante rosso non saranno bombardati tanto spesso quanto lo era la Terra primitiva, perché l'antica cintura di asteroidi aveva molto più materiale di quello che ha oggi la Cintura di Kuiper.
Inoltre, i pianeti esterni non sperimenteranno gli stessi livelli di ultravioletti (UV) che la Terra ha dovuto sopportare, poiché i giganti rossi hanno radiazioni UV molto basse. L'UV di intensità maggiore di una stella di sequenza principale può essere dannoso per le delicate proteine e i filamenti di RNA necessari per l'origine della vita. La vita sulla Terra non poteva che nascere sott'acqua, in profondità protetta da questa intensità di luce. La vita sulla Terra è quindi indissolubilmente legata all'acqua liquida. Ma chissà che tipo di vita potrebbe avere origine su pianeti che non necessitano di schermatura UV?
Stern pensa che dovremmo cercare prove della vita su mondi simili a Plutone che orbitano attorno ai giganti rossi oggi. Attualmente conosciamo 100 milioni di stelle di tipo solare nella galassia della Via Lattea che bruciano come giganti rossi, e Stern afferma che tutti questi sistemi potrebbero avere pianeti abitabili entro 10-50 UA. "Sarebbe una buona prova del tempo necessario per creare la vita in mondi caldi e ricchi di acqua", dice.
"L'idea di corpi distanti ricchi di organici che vengono cotti da una stella gigante rossa è intrigante e potrebbe fornire interessanti habitat di breve durata per la vita", aggiunge Brownlee. "Ma sono contento che al nostro sole sia rimasto un buon margine di tempo."
Qual è il prossimo
Mentre gran parte di ciò che sappiamo del sistema solare esterno si basa su misurazioni distanti fatte da telescopi terrestri, il 2 gennaio 2004, gli scienziati hanno intravisto da vicino un oggetto cintura di Kuiper. La navicella spaziale Stardust passò nel raggio di 136 chilometri dalla cometa Wild2, un'enorme palla di neve che trascorse gran parte della sua vita di 4,6 miliardi di anni in orbita nella Cintura di Kuiper. Wild2 ora orbita principalmente all'interno dell'orbita di Giove. Brownlee, che è il principale investigatore della missione Stardust, afferma che le immagini Stardust mostrano fantastici dettagli superficiali di un corpo modellato sia dalla sua storia antica che recente. Le immagini di polvere di stelle mostrano getti di gas e polvere che sparano dalla cometa, mentre Wild2 si disintegra rapidamente nel forte calore solare del sistema solare interno.
Per saperne di più sul sistema solare esterno, dovremo inviare un veicolo spaziale per indagare. Nel 2001, la NASA ha selezionato la missione New Horizons proprio per questo scopo.
Stern, che è il principale investigatore della missione New Horizons, riferisce che l'assemblea dei veicoli spaziali dovrebbe iniziare quest'estate. Il veicolo spaziale dovrebbe essere lanciato nel gennaio 2006 e arriverà a Plutone nell'estate del 2015.
La missione New Horizons consentirà agli scienziati di studiare la geologia di Plutone e Caronte, mappare le loro superfici e misurare le loro temperature. Anche l'atmosfera di Plutone sarà studiata in dettaglio. Inoltre, l'astronave visiterà i corpi ghiacciati nella fascia di Kuiper per effettuare misurazioni simili.
Fonte originale: Astrobiology Magazine
