Durante la ricerca di esopianeti potenzialmente abitabili, gli scienziati sono costretti ad adottare l'approccio della frutta a bassa pendenza. Poiché la Terra è l'unico pianeta che conosciamo in grado di sostenere la vita, questa ricerca si basa essenzialmente sulla ricerca di pianeti "simili alla Terra". Ma cosa succede se la Terra non è il metro per abitabilità che tutti tendiamo a pensare che sia?
Questo è stato il tema di una conferenza tenutasi di recente al congresso di geochimica di Goldschmidt, che si è tenuto dal 18 al 23 agosto a Barcellona, in Spagna. Qui, un team di ricercatori supportati dalla NASA ha spiegato come un esame di ciò che va nella definizione di zone abitabili (HZ) mostra che alcuni esopianeti possono avere condizioni migliori per la vita per prosperare rispetto alla Terra stessa.
La presentazione si basava su uno studio intitolato "A Limited Habitable Zone for Complex Life", pubblicato nel numero di giugno 2019 di Il diario astrofisico. Lo studio è stato condotto da ricercatori del Caltech, del NASA Goddard Institute for Space Studies, del NASA Astrobiology Institute, del NASA Postdoctoral Program, del NExSS Virtual Planetary Laboratory, del Blue Marble Space Institute of Science e di diverse università.
Come indicano nel loro studio, le HZ sono comunemente definite come la gamma di distanze da una stella ospite entro la quale può esistere acqua liquida sulla superficie. Tuttavia, ciò non tiene conto delle dinamiche atmosferiche necessarie per garantire la stabilità climatica, che includono un feedback carbonato-silicato per mantenere le temperature superficiali entro un certo intervallo.
Poiché sono disponibili solo metodi indiretti per valutare le condizioni di esopianeti distanti, gli astronomi fanno affidamento su modelli sofisticati per il clima e l'evoluzione planetaria. Nel corso della presentazione della sintesi di questo approccio durante la conferenza principale, la dott.ssa Stephanie Olson dell'Università di Chicago (co-autrice dello studio) ha descritto la ricerca per identificare i migliori ambienti per la vita sugli esopianeti:
"La ricerca della NASA sulla vita nell'universo si concentra sui cosiddetti pianeti delle zone abitabili, che sono mondi che hanno il potenziale per gli oceani di acqua liquida. Ma non tutti gli oceani sono ugualmente ospitali e alcuni oceani saranno luoghi migliori in cui vivere rispetto ad altri a causa dei loro schemi di circolazione globale.
“Il nostro lavoro è stato mirato a identificare gli oceani esopianeti che hanno la maggiore capacità di ospitare una vita attiva e abbondante a livello globale. La vita negli oceani della Terra dipende dal sorgere (flusso verso l'alto) che restituisce i nutrienti dalle profondità scure dell'oceano alle porzioni illuminate dal sole dove vive la vita fotosintetica. Più upwelling significa più rifornimento di nutrienti, il che significa più attività biologica. Queste sono le condizioni che dobbiamo cercare sugli esopianeti ”.
Per motivi di studio, Olsen e i suoi colleghi hanno modellato quali condizioni sarebbero probabilmente presenti su vari tipi di esopianeti utilizzando il software ROCKE-3D. Questo modello di circolazione generale (GCM) è stato sviluppato dal Goddard Institute for Space Studies (GISS) della NASA per studiare diversi punti della storia della Terra e di altri pianeti terrestri del Sistema Solare (come Mercurio, Venere e Marte).
Questo software può anche essere usato per simulare il clima e gli habitat oceanici su diversi tipi di esopianeti. Dopo aver modellato una varietà di possibili esopianeti (sulla base degli oltre 4000 scoperti fino ad oggi), sono stati in grado di determinare quali tipi di esopianeti hanno maggiori probabilità di sviluppare e sostenere fiorenti biosfere.
Ciò consisteva nell'utilizzare un modello di circolazione oceanica che identificava quali esopianeti avrebbero avuto un upwelling più efficiente e quindi in grado di mantenere gli oceani in condizioni ospitali. Ciò che hanno scoperto è che i pianeti con una maggiore densità atmosferica, velocità di rotazione più basse e la presenza di continenti producono tassi di crescita più elevati.
Una delle principali conseguenze è che la Terra potrebbe non essere abitabile in modo ottimale, data la sua velocità di rotazione piuttosto rapida. "Questa è una conclusione sorprendente", ha affermato il dott. Olson, "ci mostra che le condizioni su alcuni esopianeti con modelli favorevoli di circolazione oceanica potrebbero essere più adatte a sostenere la vita che è più abbondante o più attiva della vita sulla Terra."
Questa è una specie di situazione positiva / negativa. Da un lato, distrugge l'illusione che la Terra sia lo standard in base al quale altri esopianeti potenzialmente abitabili possono essere misurati. D'altra parte, indica che la vita potrebbe essere più abbondante nel nostro Universo rispetto alle precedenti stime conservative.
Ma come indicato da Olsen, ci sarà sempre un divario tra la vita e ciò che è rilevabile da noi, a causa delle limitazioni della nostra tecnologia. Questo studio è quindi significativo in quanto incoraggia gli astronomi a dirigere i loro sforzi verso il sottoinsieme di esopianeti che molto probabilmente favoriranno "grandi biosfere attive a livello globale dove la vita sarà più facile da rilevare e dove le non rilevazioni saranno più significative".
Ciò sarà possibile nel prossimo decennio grazie all'impiego di telescopi di prossima generazione come il James Webb Space Telescope (JWST), che gli astronomi si aspettano essere strumentali nel caratterizzare le atmosfere e gli ambienti di superficie degli esopianeti. Altri telescopi, che sono ancora sul tavolo da disegno, potrebbero andare ancora oltre, grazie in parte a studi come questo.
"Idealmente questo lavoro informerà la progettazione del telescopio per garantire che le future missioni", ha affermato il dott. Olson, "come i concetti proposti dal telescopio LUVOIR o HabEx, abbiano le giuste capacità; ora sappiamo cosa cercare, quindi dobbiamo iniziare a cercare ”.
Quando si tratta di cercare prove della vita oltre il nostro Sistema Solare (o al suo interno), sapere cosa cercare potrebbe essere ancora più importante che avere gli strumenti più sofisticati con cui farlo. Nei prossimi anni, gli astronomi avranno il vantaggio di una tecnologia all'avanguardia e di metodi migliorati, usando tutto ciò che abbiamo imparato finora per trovare prove di vita diverse dalla nostra.
