Viviamo su un minuscolo pianeta verde con un'unica luna in orbita attorno a una stella gialla con alcune pietre meno accoglienti nelle vicinanze e sfere gassose ancora meno accoglienti un po 'più lontano, che prendono il nome da tutti i tipi di divinità mitiche. Mentre esploriamo regioni sempre più distanti dello spazio, stiamo disperatamente cercando di trovare altri sistemi stellari che potrebbero contenere mondi piacevoli in cui vivere. Apprezzando questi tentativi e rendendoci conto di quanto siamo fortunati a vivere nel nostro sistema, nel frattempo possiamo esplorare altri possibili e folli scenari su quanto diverso potrebbe essere il nostro sistema solare. Nota ai registi moderni. Che cosa…
… se Marte non avesse perso il suo campo magnetico
Marte una volta aveva un'atmosfera promettente quando era caldo, umido e pieno di anidride carbonica. È scomparso quando il Pianeta Rosso ha perso il suo campo magnetico circa 3,6 miliardi di anni fa, permettendo al Sole di spazzare via l'atmosfera con il vento solare impunemente. Per gli standard cosmici, ciò è accaduto abbastanza rapidamente: la maggior parte dell'atmosfera è scomparsa in un paio di centinaia di milioni di anni dopo che il campo magnetico è stato disattivato. Oggi, l'atmosfera di Marte costituisce circa l'1% dell'atmosfera terrestre a livello del mare, ei venti solari continuano a divorarla a una velocità di circa 100 grammi al secondo.
Sappiamo che un tempo questo pianeta aveva un campo magnetico, perché sulla sua superficie esistono ancora rocce magnetizzate. Alcuni credono che il campo magnetico sia stato perso a causa del pesante bombardamento di asteroidi, che ha interrotto il flusso di calore all'interno di Marte che genera il campo magnetico. Se ciò non fosse accaduto, Marte avrebbe mantenuto i suoi oceani primitivi e, forse, sarebbe stata un'altra fonte di vita nel nostro sistema solare.
Un'altra teoria suggerisce che il vecchio campo magnetico potrebbe coprire solo metà del pianeta, mettendo così in dubbio la sua vitalità a lungo termine. Comprendere la composizione del nucleo interno di Marte aiuterà a rispondere a questa domanda. Sulla Terra, il ferro liquido scorre attorno a un nucleo più caldo e duro che mantiene il nostro campo magnetico protettivo in posizione. Se Marte avesse solo un nucleo fuso, questo potrebbe spiegare la perdita.
… se la Terra non avesse la Luna
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Si ritiene che circa 4,5 miliardi di anni fa, un embrione planetario delle dimensioni di Marte (chiamato Theia) si sia schiantato sulla Terra, espellendo da essa materiale sufficiente per formare la nostra luna. Gli effetti delle maree della Luna potrebbero aver influenzato il vulcanismo precoce e aumentato il numero di meteoriti che cadevano per cancellare i primi anni di vita. Tuttavia, alcuni credono che la vita sia apparsa per la prima volta alle bocche idrotermali di acque profonde in un processo che potrebbe essere influenzato positivamente dalle correnti di marea.
Le rapide maree lunari, quando la Luna era più vicina alla Terra, potevano creare mari salati poco profondi, in cui frammenti di acidi protonucleici si legano a flussi deboli e decadono a flussi forti, portando infine alla formazione di DNA. Secondo il paleobiologo Bruce Lieberman, “alla fine, la vita avrebbe potuto formarsi senza maree. Ma il lignaggio che ha portato alla nascita dell'uomo è radicato proprio nelle maree.
È probabile che le correnti di marea abbiano aiutato il trasporto di calore dall'equatore ai poli, il che implica che le ere glaciali sarebbero meno gravi senza la luna e ridurrebbero le pressioni evolutive sulla vita. Se la vita si fosse evoluta sulla Terra senza la Luna, probabilmente subirebbe meno cambiamenti nel tempo e arriverebbe a una minore varietà. La durata della giornata sarebbe diversa anche senza la Luna, che ha contribuito a rallentare la rotazione della Terra da sei a ventiquattro ore, e ha anche stabilizzato l'inclinazione della Terra e quindi le stagioni. Qualsiasi vita che si sviluppa su un mondo senza luna sperimenterebbe giorni e notti estremamente brevi e probabilmente cambiamenti climatici più gravi.
In assenza della luna, le forme di vita perderebbero la luce lunare, il che le aiuta a rimanere attive di notte, colpisce i predatori notturni e incoraggia lo sviluppo della visione notturna. La vita culturale di qualsiasi specie senziente rimarrebbe senza l'influenza della luna.
… se la Terra avesse gli anelli
Dopo essersi scontrata con il pianeta instabile Theia, la Terra acquisì brevemente degli anelli, che alla fine si fusero nella Luna. Ciò è accaduto perché i detriti si trovavano al di fuori del limite di Roche, dove le forze gravitazionali dilaniano qualsiasi satellite naturale nascente. Se una piccola luna o un satellite fosse troppo vicino all'attrazione gravitazionale della Terra, scoppierebbe con la successiva formazione di un anello permanente.
Saturno ha anelli di ghiaccio che difficilmente durerebbero a lungo se fossero vicini al Sole come noi, ma teoricamente gli anelli di pietra potrebbero sopravvivere, sebbene sarebbero diversi dagli anelli di Saturno. L'effetto sarebbe ovvio, poiché le ombre proiettate dagli anelli porterebbero a inverni freddi e diminuzione della luce solare in entrambi gli emisferi. Se la vita intelligente si fosse formata in tali condizioni, gli anelli interferirebbero con lo sviluppo dell'astronomia ottica terrestre. Inoltre, complicherebbero in modo significativo i viaggi spaziali e i satelliti a causa dei detriti spaziali.
Tali anelli avrebbero un aspetto diverso a seconda della regione della Terra da cui sono stati osservati: una linea sottile nel cielo sopra il Perù, un potente arco a metà cielo in Guatemala, un orologio atmosferico a 180 gradi in Polinesia e un bagliore onnipresente all'orizzonte in Alaska. Si può solo speculare su come gli antichi popoli del mondo avrebbero incorporato queste straordinarie specie nella loro mitologia e cosmologia.
… se Giove fosse una stella
Il pianeta più grande del sistema solare, secondo alcuni, sarebbe dovuto diventare una stella, una nana bruna, ma gli mancava un po 'di massa. (Altri pensano che Giove debba essere tredici volte più grande per farlo.) Se Giove fosse diventato una stella, sarebbe stato debole e distante, un po 'più luminoso di Venere. Una stella del genere non genererebbe abbastanza luce o calore e sarebbe cinque volte più lontana dalla Terra rispetto al Sole, quindi (fortunatamente) non influenzerebbe lo sviluppo della vita sulla Terra.
Trasformare Giove in una stella non è così facile, più difficile che dare fuoco al pianeta. Poiché Giove è composto principalmente da idrogeno, per accenderlo, dovrai ricoprirlo di ossigeno per metà del volume di Giove: il risultato è l'acqua. Ma abbiamo bisogno di una stella, non di un grande fornello. Per avviare la fusione come il sole, è necessario più idrogeno. Ci vorrebbero altri 13 Giove per una nana bruna, 79 per una nana rossa e 1.000 volte più Giove per una stella delle dimensioni di un sole.
Tuttavia, le simulazioni hanno dimostrato che l'aumento delle dimensioni di Giove alla dimensione del sole causerà il caos nel sistema solare. I satelliti dei pianeti esterni voleranno fuori dalle orbite in direzioni diverse e la cintura degli asteroidi sarà completamente distrutta. E mentre Mercurio e Venere rimarranno quasi intatti, la Terra finirà per schiantarsi su un altro pianeta o orbitare più vicino al Sole.
… se la Terra ruotasse dall'altra parte
L'effetto più ovvio della rotazione inversa della Terra sarebbe il Sole che sorge a ovest e tramonta a est, ma non è tutto. Secondo l'astrofisico dell'Università della Pennsylvania Kevin Luman, “La Terra ruota in questo modo perché è nata così. Quando il Sole era una stella appena nata, c'era un intero mucchio di gas e polvere attorno ad esso, che ruotava in una grande struttura a forma di disco . L'unico pianeta che ruota nella direzione opposta è Venere, e questo molto probabilmente era dovuto a una collisione miliardi di anni fa. La ripetizione di un simile processo con la Terra escluderà probabilmente qualsiasi osservatore per lunghe estati.
Anche se questo accade per volere della magia o degli alieni, le conseguenze saranno molto gravi. L'effetto Coriolis, che determina il modo in cui la rotazione terrestre viene trasmessa al comportamento del vento, sarà completamente invertito. Gli alisei si troveranno ad affrontare il contrario, il che porterà al cambiamento climatico in molte regioni. Ciò interesserà soprattutto l'Europa quando i venti caldi che soffiano attraverso l'Atlantico dal Golfo del Messico saranno sostituiti dal freddo siberiano che soffia da est.
In altri luoghi sulla Terra, un cambiamento nella rotazione può avere un effetto più favorevole. In Nord Africa, le precipitazioni aumenteranno e la quantità di acqua fluviale che entra nel Mar Mediterraneo la trasformerà praticamente in un lago d'acqua dolce. L'aria calda verrà inviata al Pacifico settentrionale e all'Atlantico meridionale, rendendo l'Alaska, la Russia dell'Estremo Oriente e parti dell'Antartide più attraenti per la vita.
… se cambiassimo posto con Marte
Se la Terra e Marte vengono riorganizzate, gli effetti saranno piuttosto interessanti: le temperature marziane aumenteranno, le calotte polari si scioglieranno, i gas verranno rilasciati dal suolo e il clima diventerà quasi caldo come lo è ora sulla Terra. La terra, d'altra parte, diventerà molto più fredda. Ulteriori problemi deriveranno dalla destabilizzazione del sistema solare interno a causa dell'effetto che le orbite dei pianeti hanno l'una sull'altra.
Il fisico planetario Renu Malhotra dell'Università dell'Arizona ha condotto simulazioni che hanno mostrato una grave destabilizzazione delle orbite planetarie. Ha cercato di ignorare i risultati di Mercurio, ma tutto ha portato al fatto che Marte sarebbe stato espulso dal sistema solare. Altre simulazioni hanno dimostrato che la Terra e Marte acquisiranno orbite instabili a causa dell'influenza di Giove. Ciò suggerisce che la situazione orbitale del sistema solare interno sia piuttosto instabile, il che mette in discussione le proposte di alcuni futuristi di avvicinare Marte al Sole.
Sorprendentemente, se una tale meccanica orbitale funzionasse, la Terra scambierebbe perfettamente i luoghi con Venere. Lo studio ha mostrato che la Terra, o un pianeta terrestre, potrebbe essere potenzialmente abitabile nell'orbita di Venere, la cui posizione è generalmente stimata essere leggermente più vicina al Sole di quanto sia necessario per la vita. Nonostante la radiazione solare raddoppiata, la copertura nuvolosa manterrebbe la temperatura superficiale entro limiti accettabili.
… se vivessimo al centro o ai margini della galassia
Ci sembra di vivere in un settore piuttosto noioso della Via Lattea, lontano dal caos e dalla frenesia del centro galattico. Se fossimo al centro della galassia, il cielo notturno sarebbe molto più luminoso, con un mucchio di stelle luminose (come Venere), perché le stelle nel nucleo sono separate da diverse settimane luce, non anni. La densità delle stelle vicino al centro è di 10 milioni di stelle per parsec cubo, rispetto a 0,2 nel nostro segmento debole. Ci sono anche molte supernove e un buco nero supermassiccio nelle vicinanze, ma cosa puoi fare, la vita di città è così.
Nel frattempo, se fossimo stati più vicini ai margini della Via Lattea, non sarebbe cambiato quasi nulla se la vita fosse sorta. I sistemi stellari ai margini delle galassie hanno un livello di metallicità inferiore, cioè hanno meno elementi più pesanti dell'idrogeno e dell'elio. La diminuzione dei livelli di elementi metallici significa che i giganti gassosi come Giove, che si stanno lentamente raccogliendo attorno a nuclei solidi, appariranno meno. Poiché i giganti del gas non subiranno il colpo, i mondi solidi saranno più vulnerabili all'impatto delle comete. Inoltre, il cielo notturno della Terra ai margini della galassia sarà opaco e vuoto.
Anche vivere in periferia può avere aspetti positivi. Alcuni credono che le condizioni per la vita rientrino in una serie di condizioni chiave che si verificano solo in un intervallo relativamente ristretto noto come zona abitabile galattica. Nel 2001, Guillermo Gonzalez ha affermato che le frequenti supernove e gli alti livelli di radiazioni inerenti al centro galattico impediscono l'emergere della vita. Studi recenti affermano che questo argomento è piuttosto scettico, poiché le frequenti sterilizzazioni di supernova sarebbero controbilanciate dalle maggiori possibilità di evoluzione della vita.
… se ci fossero due soli
Nel 2011, gli astronomi hanno osservato il primo pianeta conosciuto in un sistema stellare binario, noto anche come pianeta in orbita multipla, chiamato Kepler-16b. Ad Alan Boss, astrofisico del Carnegie Institute of Science, è stato chiesto come sarebbe la Terra in tali condizioni. Ha detto: “Leggermente gelido. Sebbene sia più vicino alle sue stelle di quanto lo sia la Terra alla sua, queste stelle non sono così luminose, quindi la temperatura sul pianeta sarà solo di -73 gradi Celsius. Se sostituiamo il nostro Sole con queste stelle, saremmo ancora più freddi, poiché siamo più lontani dal Sole di questo Tatooine.
Naturalmente, non tutti i sistemi binari sono uguali e alcune situazioni sono più adatte per lo sviluppo della vita. La ricerca presentata alla 223a riunione dell'American Astronomical Society nel 2014 ha mostrato che alcuni sistemi stellari binari possono essere più favorevoli per lo sviluppo della vita rispetto ai sistemi stellari unitari. Le stelle accoppiate, la cui rotazione è stata sincronizzata, ridurranno reciprocamente la radiazione solare e i venti stellari, che spesso cancellano le atmosfere di pianeti e lune.
Uno studio dell'astrofisico Paul Mason ha dimostrato che le stelle in orbita tra loro in 10-60 giorni terrestri eserciteranno forze di marea che riducono la rotazione e riducono i venti stellari, il che potrebbe potenzialmente espandere la gamma di zone potenzialmente abitabili nel sistema combinando la luce di due stelle invece di una. Mason ha ammesso che avendo due soli, Venere potrebbe conservare la sua acqua e la Terra sarebbe un mondo più umido.
… se il sole fosse scomparso
Nonostante le paure degli antichi, il Sole non si spegnerà all'improvviso e uno scenario del genere è fisicamente impossibile, per quanto ne sappiamo. Ma se ciò accadesse, la Terra non si congelerebbe all'istante. Se restiamo in orbita sul sedere raffreddato e morto di una stella un tempo amata, le temperature scenderanno sotto i -17 gradi Celsius in una settimana e fino a -73 gradi in un anno. Senza la fotosintesi, la vita delle piante svanirà rapidamente, così come tutte le altre forme di vita mentre gli oceani si congelano.
Gli strati superiori di ghiaccio isoleranno le acque profonde e impediranno il congelamento degli oceani per centinaia di migliaia di anni, in modo che alcune forme di vita oceaniche e geotermiche possano sopravvivere. Raccapricciante, ma gli alberi resisteranno per molti altri decenni, grazie al loro metabolismo lento e alle riserve di zucchero. I posti migliori per la sopravvivenza umana sarebbero sottomarini nucleari o forse abitazioni costruite in paesi ricchi di geotermia come l'Islanda.
Oltre alla morte per freddo, ci sono ancora alcuni vantaggi nel vivere in un mondo senza il sole. Il rischio di eruzioni solari sarà ridotto, le comunicazioni satellitari e le condizioni per gli astronomi saranno migliorate.
Ma in generale, ovviamente, sarebbe meglio con il sole. Anche se rimuovi il Sole per un solo secondo, senza la gravità del Sole, tutti gli oggetti nel sistema solare, invece di un'orbita circolare, andranno in linea retta. Un secondo dopo, quando il sole tornerà, tutto, dai giganti gassosi alla polvere cosmica, sarà in nuove orbite, alcune delle quali saranno instabili. Inoltre, per un secondo, l'eliosfera, che protegge il sistema solare dalle radiazioni extrasolari, scomparirà. Un secondo senza scudi consentirà alla vile radiazione dall'esterno di penetrare, il che porterà alla comparsa di aurore in tutto il mondo, interromperà i satelliti e le reti elettriche o forse sterilizzerà la Terra.
… se la Terra incontra un buco nero
Quasi tutti i bambini curiosi in questo universo hanno pensato agli effetti che un buco nero potrebbe avere sulla Terra, o almeno sulle persone che vivono qui. Frank Hale della Stanford University ha suggerito cosa sarebbe potuto accadere se un buco nero delle dimensioni di una moneta, che avrebbe approssimativamente la stessa massa della Terra, si trovasse al centro del pianeta. Non che la Terra venga risucchiata da un aspirapolvere spaziale, ma ci sarà comunque un po 'di trambusto.
La materia che cade nel buco nero diventerà estremamente calda, causando la radiazione e la pressione per spingere fuori gli strati esterni di materia e causare una spettacolare esplosione che è esplosa dalla Terra come plasma surriscaldato. La conservazione della quantità di moto garantirà che la massa terrestre ruoti più velocemente attorno al buco nero e crei un disco di accrescimento che limiterà la velocità di assorbimento della massa terrestre. La terra si trasformerà in rovine in rapida rotazione, ma ci vorrà del tempo prima che venga mangiata.
Un buco nero più piccolo non sarà poi così male. Si ritiene che l'universo brulichi di buchi neri primordiali con una massa equivalente a una piccola montagna. Questi buchi neri si nascondono all'interno dei giganti gassosi e portano alla nascita di supernove premature. Se un tale buco nero si schianta contro la Terra ad alta velocità, potrebbe semplicemente attraversarlo. Una tale collisione si tradurrà in un rilascio di energia equivalente all'esplosione di una tonnellata di TNT, ma si estenderà per l'intera lunghezza del percorso, in modo che quasi nessuno se ne accorgerà. Tuttavia, il passaggio di un simile buco nero attraverso la Terra lascerà "un lungo tubo di materiale fortemente danneggiato dalle radiazioni, che rimarrà riconoscibile nel tempo geologico".
Le cose sarebbero più oscure se il sistema solare entrasse in collisione con un buco nero supermassiccio con una massa un milione di volte la massa del sole, forse espulso dalla gravità di due galassie in collisione. L'astronomo Christopher Springob crede che avremmo sospettato che qualcosa non andasse quando il buco nero si avvicinasse a 1000 anni luce dal sistema solare. Dopodiché, ci sarebbero rimasti solo poche migliaia di anni per prepararsi al suo arrivo, dopodiché questo buco nero interromperà in modo significativo le orbite dei pianeti e morderà il sistema stellare. Quando il buco nero si trova entro un anno luce, la sua gravità farà a pezzi il mondo in modo che la Terra sarà ben masticata prima di essere finalmente inghiottita.
O no. Samir Mathur della Ohio State University crede di avere la prova matematica che potremmo nemmeno accorgerci di essere mangiati da un buco nero.
