Di tutti i luoghi che abbiamo mai visto nell'universo, solo la Terra ci ha fornito prove dell'esistenza della vita. Ma perché? Perché la vita è rara e ci richiede tutte le condizioni che abbiamo sulla Terra per essere sostenuta? O perché la vita è onnipresente, ma l'abbiamo trovata qui perché era il posto più facile per trovarla?
Poiché tutto sulla Terra è organizzato così com'è, siamo abituati a credere che se avessimo un pianeta e una stella con le stesse proprietà della Terra e del Sole - con la stessa età, con le stesse distanze orbitali, dimensioni e masse, da gli stessi materiali, allora avremmo ripreso la vita. Supponiamo anche che altre combinazioni siano meno probabili. Ma tutte le nostre supposizioni potrebbero essere sbagliate. La Terra può essere rara come la vita.
Nel 2015, la NASA ha annunciato la scoperta di Kepler-452b e lo ha definito "l'esopianeta più simile alla Terra" mai scoperto. Certo, aveva molte somiglianze con la Terra e la sua stella aveva molte somiglianze con il Sole:
- La sua stella natale è molto simile al Sole in termini di temperatura, massa e dimensioni: è una stella G2, circa la stessa luminosità e durata complessiva.
- Ruota quasi alla stessa distanza e con approssimativamente lo stesso periodo del nostro pianeta attorno al Sole: 385 giorni invece di 365.
- La stella attorno alla quale ruota non è molto più sviluppata del nostro Sole: più vecchia di 1,5 miliardi di anni, il che significa che è del 20% più potente energeticamente e del 10% più fredda.
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- Il pianeta stesso non è molto più grande della nostra Terra e il suo raggio è del 60% più grande.
E sebbene queste condizioni possano sembrarti "simili a quelle terrene", il mondo scoperto, ovviamente, non ha nulla a che fare con la Terra.
Nel nostro sistema solare, la differenza tra la Terra e Venere è minuscola: circa il 5% di raggio. In confronto, la differenza tra la Terra e Urano o Nettuno è enorme: questi mondi hanno un raggio quattro volte più grande della Terra. Pertanto, il 60% in più potrebbe non sembrare un'esagerazione, ma c'è un'alta probabilità che troveremo un pianeta solido con un'atmosfera sottile, che avrà le proprietà di un gigante gassoso: un grande guscio di gas atmosferici leggeri. In effetti, c'è una finestra molto stretta che dovrebbe essere considerata "terrestre" in termini di dimensioni del pianeta, e una deviazione di oltre il 10-20% dalla dimensione terrestre sarebbe troppo ampia.
Tuttavia, ci sono tutte le ragioni per credere che i pianeti terrestri siano abbastanza comuni. Gli ultimi risultati del telescopio Kepler mostrano che ci sono almeno 17 miliardi di pianeti delle dimensioni della Terra nel disco della Via Lattea e almeno una piccola percentuale delle stelle avrà almeno un mondo simile alla Terra nelle vicinanze. Mentre il nostro obiettivo finale è, ovviamente, trovare un mondo con una vita biologica avanzata - preferibilmente un mondo con vita durante l'esplosione del Cambriano - i nostri pensieri tornano sempre al gemello della Terra. Ma un tale doppio, anche se esiste, potrebbe non essere il posto migliore in cui cercare.
Il nostro Sole è una stella di classe G. di 4,6 miliardi di anni. Anche se pensiamo che sia una delle più comuni, non lo è: la nostra stella è più massiccia del 95% di tutte le stelle. Le nane M, piccole stelle rosse, sono il tipo più comune di stelle nell'universo: tre quarti di tutte le stelle sono nane M. Gli oceani sul nostro pianeta bolliranno tra un miliardo di anni, ma le stelle M bruceranno a una temperatura stabile per decine di trilioni di anni.
"Keplero" ha trovato molti pianeti terrestri vicino a queste stelle M, che si trovavano in luoghi adatti per l'acqua sulla loro superficie allo stato liquido e la cui massa era abbastanza adatta per la definizione terrestre. E mentre le stelle M hanno maggiori probabilità di emettere bagliori e i pianeti dovrebbero essere più vicini a loro, forniscono anche un ambiente più stabile per i loro pianeti, con meno radiazioni ultraviolette e una maggiore protezione dalle manifestazioni violente dello spazio interplanetario e interstellare. Anche le forze di marea delle loro stelle sono più forti e i loro periodi orbitali ridotti forniscono loro un modo semplice per generare un ampio campo magnetico, possibilmente proteggendo dai brillamenti.
Questi sistemi sono abbastanza comuni, ma i sistemi gemelli della Terra non lo sono. Di cosa abbiamo bisogno per un vero "doppio"? Prima di tutto abbiamo bisogno di una stella come il sole. Ciò significa che la stella non dovrebbe essere solo della stessa temperatura e tipo spettrale, ma anche approssimativamente della stessa età. Ci vuole tempo perché la vita si evolva e si sviluppi in qualcosa di interessante, il che significa che abbiamo bisogno di un sistema stellare che abbia molti miliardi di anni. Ma non possiamo aspettare troppo a lungo, perché con l'invecchiamento delle stelle, la regione del nucleo che collega l'idrogeno con l'elio cresce e la potenza di uscita aumenta (e con essa la luminosità e la temperatura). Alla fine, i pianeti (come la Terra) che una volta erano abitabili diventeranno troppo caldi, l'acqua bollente e impedirà lo sviluppo della vita.
Supponiamo di avere una finestra di 1-2 miliardi di anni, che è circa il 10% della vita di una stella. Ci sono circa 200-400 miliardi di stelle nella nostra galassia e circa il 7,6% di loro sono stelle di classe G, come il nostro Sole. Nonostante il fatto che il nostro Sole sia classificato più accuratamente come una stella G2V, ne consegue comunque che circa il 10% di tutte le stelle di classe G sarà dello stesso tipo del nostro Sole. In cima ci sono 400 miliardi di stelle, il 7,6% delle quali di classe G, il 10% della stessa sottoclasse del Sole, il 10% delle quali ha l'età giusta per una vita interessante. Questi sono 300 milioni di stelle. Ma anche allora, non tutti avranno abbastanza elementi pesanti per creare il mondo terreno.
Sopra puoi vedere lo spettro del sole. In altre parole, le linee che vedi rappresentano un'ampia varietà di atomi e le loro relazioni. Ce ne sono molti sul Sole e hanno relazioni molto specifiche. L'indicatore che non è l'idrogeno o l'elio, ma sintetizza i materiali nel Sole, gli astronomi chiamano metallicità. Se vogliamo un pianeta terrestre, abbiamo bisogno di stelle con metallicità simili al solare. Non è così male; fino al 25% delle stelle che si sono formate contemporaneamente al nostro Sole erano stelle intermedie della popolazione I, e molte di esse (forse circa il 15%) hanno la stessa metallicità del nostro Sole.
Si scopre che nella nostra galassia ci sono 11 milioni di stelle come la nostra, con lo stesso indice di elementi pesanti. Quanti di questi 11 milioni di "gemelli" solari hanno gemelli della Terra nelle loro zone abitabili?
Dobbiamo formare un pianeta solido delle giuste dimensioni, con elementi sufficienti, la giusta quantità di acqua e nel posto giusto per essere considerato il gemello della Terra. Tutti questi problemi sono interconnessi. Si potrebbe pensare che se la stella centrale avesse l'abbondanza elementare corretta, i pianeti risultanti dovrebbero avere lo stesso rapporto densità / raggio del nostro sistema solare. Ma se il tuo pianeta ha il 20% in più di raggio rispetto alla Terra, otterrai sicuramente un involucro di gas leggeri - idrogeno ed elio - che proteggerà il tuo pianeta, anche se ti trovi nella parte interna del sistema solare.
Un mondo che è il 60% più grande della Terra sarà cinque volte la sua massa, che è troppo per essere un pianeta solido con un'atmosfera sottile. Se scorriamo ancora una volta tutte le stime, otteniamo da quaranta a centomila pianeti terrestri con orbite di tipo terrestre attorno a stelle di tipo solare. Con 400 miliardi di stelle, le probabilità sono estremamente ridotte.
E ricorda che il vero scopo della ricerca di tali pianeti è trovare mondi in grado di supportare la vita simile alla Terra. E se questo è l'obiettivo, non cercare il "doppio" della Terra; è meglio cercare pianeti più piccoli vicino a stelle di classe M. Meglio cercare mondi terrestri in zone potenzialmente abitabili vicino alle stelle. Ci saranno molte altre opzioni.
ILYA KHEL
