Zona abitabile

In astronomia, una zona abitabile (detta anche zona Goldilocks o Cintura Verde) è una regione dello spazio le cui condizioni favoriscono la presenza della vita. Anzitutto, affinché una zona del cosmo sia abitabile, deve rispettare delle importanti condizioni spaziali: deve infatti avere una certa posizione nella galassia (zona galattica abitabile), e un'altra determinata posizione all'interno di un sistema solare (zona circumstellare abitabile). I pianeti e le lune che rispettano queste prime condizioni sono i migliori candidati al sostentamento della vita. Nello specifico, il termine "zona abitabile" può anche riferirsi alla fascia del nostro Sistema Solare, che comprende, ovviamente, anche la Terra, estendendosi da una distanza dal Sole di 0,95 UA a una di 1,37 UA.

Gliese 581 d, che orbita attorno alla nana rossa Gliese 581 (a circa 20 anni luce dalla Terra), sembra essere il miglior esempio di pianeta extrasolare nella teorica zona abitabile del suo sistema, nella costellazione della Bilancia.

Kepler-22b, che orbita attorno alla nana gialla Kepler-22 (a circa 610 anni luce dalla Terra), potrebbe essere un altro esempio di pianeta in zona abitabile nella costellazione del Cigno.

HD 85512 b, che orbita attorno alla nana arancione Gliese 370 (HD 85512) (a circa 36 anni luce dalla Terra) si trova nella costellazione delle Vele ed è il pianeta più simile al nostro che sia mai stato trovato.

Zona circumstellare abitabile

In un sistema solare, si pensa che un pianeta debba per forza trovarsi a una certa distanza dalla propria stella per poter supportare la vita. La zona circumstellare abitabile (o Ecosfera) è una sfera immaginaria circondante una stella: nello spazio delimitato da questa sfera, qualunque pianeta terrestre potrebbe essere in grado di mantenere la presenza di acqua liquida. La presenza di questo elemento sarebbe fondamentale per la vita, a causa dell'importante ruolo di solvente svolto in molte reazioni biochimiche. Nel 1959 i fisici Philip Morrison e Giuseppe Cocconi descrissero la zona circumstellare abitabile in una ricerca del SETI. Due anni dopo, Frank Drake rese popolare il concetto grazie ad una sua equazione (l'Equazione di Drake).

La distanza da una stella dal quale un pianeta potrebbe sostenere forme di vita può essere calcolata conoscendo la dimensione e la luminosità della stella stessa. L'equazione è la seguente:

$d_{UA} = \sqrt {L_{stella}/L_{sole}}$

dove

$d_{UA} \,$ indica il raggio della zona abitabile espresso in unità astronomiche,

$L_{stella} \,$ indica la luminosità della stella, e

$L_{sole} \,$ indica la luminosità del Sole.

Ad esempio: una stella avente il 25% della luminosità del Sole avrà la sua zona abitabile a circa 0,50 AU di distanza, mentre per una stella avente il doppio della luminosità solare, tale zona "si allontanerà" a 1,4 AU di distanza. In pratica, la distanza richiesta è quella alla quale il pianeta riceve dalla sua stella la stessa intensità luminosa che la Terra (presa come modello) riceve dal Sole. Questa equazione è una conseguenza della proporzionalità quadratica inversa dell'intensità luminosa. Ovviamente, un pianeta che si trovasse in questa fascia non sarebbe obbligatoriamente abitabile o abitato: va premesso, infatti, che il pianeta dovrebbe essere di tipo terrestre, avendo quindi molte similarità con la Terra (tra cui, ad esempio, la composizione atmosferica).

Dato che le stelle evolvono, cambiando luminosità e temperatura, la zona abitabile tende a spostarsi. Un pianeta, dunque, dovrebbe trovarsi in una posizione che gli permettesse di rimanere sempre nei limiti della zona, affinché resti ipoteticamente abitabile.

Estensione della zona circumstellare abitabile

La zona circumstellare abitale considerava soltanto pianeti molto simili alla Terra, con una grande quantità d'acqua presente in forma liquida, ma, per un pianeta, mantenere una grande quantità d'acqua in forma liquida è una condizione "difficile", che dipende da una combinazione di molti diversi fattori, di cui il più importante è la sua orbita in una ben limitata distanza dalla sua stella: se è troppo distante l'acqua ghiaccia, se è troppo vicino evapora.

Secondo un recente studio della NASA è più probabile trovare forme di vita su pianeti desertici come il pianeta Arrakis del romanzo Dune. Un pianeta senza la presenza di oceani, ma ricoperto da vasti deserti asciutti e quindi con una elevata scarsità d'acqua, rispetto alla Terra, può permettergli di ospitare forme di vita in una zona circumstellare molto più ampia rispetto ad un pianeta con molta acqua. Infatti se c'è meno acqua vuol dire che:

• se il pianeta è molto distante dal suo sole ci sarà anche meno neve e ghiaccio, minor superficie del pianeta sarà bianca o molto chiara e quindi i raggi solari saranno riflessi verso lo spazio in una percentuale molto inferiore causando un aumento della temperatura del pianeta. Questo permetterà di avere temperature più alte e appropriate alla vita anche molto oltre l'orbita terrestre;
• se il pianeta è vicino al suo sole ci sarà meno acqua sotto forma di vapore presente in atmosfera e quindi si avrà un effetto serra limitato. Questo permetterà di avere temperature più basse e appropriate alla vita anche a distanze ridotte rispetto all'orbita terrestre.

Con varie simulazioni si è visto che un pianeta desertico può estendere la zona abitabile di tre volte rispetto a quella di un pianeta con molta acqua.

Di contro avere poco acqua su un pianeta può portarla a disperdersi nel terreno rendendolo adagio adagio inabitabile.

Zona galattica abitabile

La posizione di un sistema planetario all'interno della galassia è fondamentale per lo sviluppo della vita. Un pianeta, per poter dare origine ad esseri viventi, deve trovarsi sufficientemente vicino al centro galattico, dove si concentrano alti livelli di elementi pesanti, grazie ai quali possono originarsi pianeti rocciosi. Questo perché gli elementi pesanti sono necessari per la formazione di numerose molecole organiche: ad esempio, il ferro è necessario per formare l'emoglobina, e lo iodio, per le ghiandole endocrine, come la tiroide.

Ma il pianeta non deve trovarsi troppo vicino al centro della galassia: questo, per evitare un numero di impatti troppo alto con comete e asteroidi e le radiazioni delle supernovae (il cui effetto sugli organismi viventi ancora non è chiaro, anche se si presume che rendano più difficoltosa la formazione di molecole complesse). Inoltre, nel cuore della galassia si trova il massiccio buco nero centrale, in grado di risucchiare stelle e pianeti interi. Inoltre, studi hanno dimostrato che nelle regioni ad alto contenuto di elementi pesanti, o metallicità, è molto alta la possibilità di individuare pianeti massicci orbitanti attorno ai relativi soli a distanze ravvicinate: ciò renderebbe questi pianeti (anche di tipo terrestre) molto difficili da abitare, a causa delle conseguenze dell'elevata forza gravitazionale esercitata durante l'orbita. Per questo motivo oggi è molto difficile determinare con precisione quale sia la zona galattica abitabile.

Nella nostra galassia (la Via Lattea), la zona galattica abitabile è, al momento, considerata estendersi ad una distanza di circa 25.000 anni luce (8 kiloparsec) dal centro galattico, contenente stelle con una età compresa tra i 4 e gli 8 miliardi di anni. Altre galassie, di composizione differente, possono avere una zona galattica abitabile più vasta o più ristretta, o non averla del tutto. Probabilmente, tecnologie future saranno in grado di individuare pianeti di tipo terrestri nella Via Lattea, permettendo così di confermare o di ridefinire quella che oggi è considerata la zona galattica abitabile.

Critiche

Il concetto di zona abitabile è stato criticato da Ian Stewart e Jack Cohen nel loro libro di astrobiologia "Evolving the Alien" per due motivi: in primis, considerare la "zona abitabile" come l'unica in grado di ospitare la vita, lascia supporre che possano esistere solo forme di vita simile a quelle terrestri, con le stesse esigenze e la stessa composizione; in secundis, anche ammettendo la validità della zona abitabile, possono benissimo esistere pianeti considerabili abitabili anche al di fuori della suddetta zona. Un esempio potrebbe essere Europa, satellite di Giove, che potrebbe ospitare, al di sotto del ghiaccio che lo ricopre, oceani d'acqua liquida con un ambiente simile a quello dei fondali oceanici terrestri. L'esistenza di estremofili sulla Terra fa sì che l'esistenza della vita su Europa sembri un'ipotesi plausibile. Il biologo planetario Carl Sagan sosteneva che la vita fosse possibile anche su pianeti giganti gassosi, come lo stesso Giove. La scoperta di forme di vita in un ambiente simile farebbero rivedere completamente le ipotesi sull'abitabilità di una determinata area dello spazio.

Differenti livelli di attività vulcanica, effetti lunari, e della massa planetaria possono influire sulla possibilità dei pianeti di sostenere la vita.

Voci correlate

• Gliese 581 g
• Pianeta extrasolare

Collegamenti esterni

• (EN)Maggiori riferimenti si possono trovare alla fine dell'articolo "Habitable Zone" dell'Enciclopedia di Astrobiologia, Astronomia e Voli spaziali
• (EN)"Stelle e pianeti abitabili"
• (EN)La zona galattica abitabile
• (EN)La ricerca della vita
• (EN)Stephen H. Dole, pianeti abitabili dalla specie umana - uno studio completo delle caratteristiche planetarie necessarie allo sviluppo di forme di vita complesse (copyright 1964)

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