Pianeti abitabili secondo la grandezza delle stelle

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Ci sono cento miliardi di stelle nella nostra galassia, e nell’ universo accessibile esistono non meno di cento miliardi di galassie. Tra l’altro si sa che esistono dei sistemi planetari intorno alle altre stelle, anche se al giorno d’oggi non se ne conosce la frequenza esatta. E’ dunque difficile pensare che le condizioni e i processi che hanno portato all’apparizione della vita sulla Terra tre miliardi di anni fa non siano stati trovati su altri pianeti, fuori dal sistema solare.

Alcune di queste condizioni sono molto strette e, per esempio, la presenza indispensabile di aqua liquida impone che il pianeta sia a una temperatura nè troppo alta nè troppo bassa.

Allo stesso modo, se il pianeta è troppo grande, diventerà un pianeta gassoso la cui atmosfera sara composta per la maggior parte d’idrogeno e d’elio, condizioni nelle quali le reazioni chimiche del vivente non possono prodursi.

Si pensa che altre condizioni sono necessarie, come per esempio un bombardamento non troppo frequente di asteroidi, ogni impatto distruttore è infatti capace di riazzerare il processo di formazione della vita.

La presenza di Giove, che nelle prime fasi della formazione del sistema solare ha deviato lontano dalla Terra le numerose meteoriti, ha senza dubbio rapresentato un fattore di mantenimento della vita sul nostro pianeta.



All'interno del nostro sistema solare si distinguono due grandi generi di pianeti:

Dal punto di vista astronomico, la Terra appartiene al sistema solare, cioè a l’insieme dei corpi celesti legati al Sole dall' attrazione gravitazionale. Tra questi corpi si distinguono:

I cinque pianeti visibili ad occhio nudo nel cielo notturno e conosciuti fin dall’antichità: Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno,

e tre pianeti scoperti piu recentemente da osservazioni telescopiche: Urano (1781), Nettuno (1846) e Plutone (1930)

Dunque, si contano in totale nove pianeti (Terra inclusa) in orbita intorno al Sole.

I pianeti del sistema solare sono dei corpi sferici con crosta rocciosa nel caso dei pianeti detti tellurici, e di sfere di gas e di ghiaccio nel caso dei pianeti giganti (Giove, Saturno, Urano e Nettuno). Plutone è un corpo solido fatto di roccie e di ghiacci.

Al contrario del Sole e dellestelle , i pianeti (e gli altri corpi del sistema solare) no sede di reazioni di fusione termonucleare. Cio che li rende visibili, è la luce del Sole riflessa.

I pianeti extrasolari : pianeti fuori del sistema solare
Un pianeta extrasolare è un pianeta in orbita intorno a una stella diversa dal Sole. Fino ad oggi, si conoscono soprattutto pianeti di tipo gigante gassoso, che sono piu semplici da rivelare che i pianeti di tipo tellurico.

Ricerca della vita nel cosmo:

I pianeti extrasolari scoperti fin ad oggi si trovano in maggioranza nelle vicinanze immediate del Sole, a meno di 100 parsec, mentre la galassia ha un raggio di 10000 parsecs. Si pensa che il 7 per cento delle stelle ha almeno un pianeta gigante il cui periodo è inferiore a 10 anni. Esistono circa 100 miliardi di stelle nella galassia. Ci sarebbero dunque numerose diecine di miliardi di pianeti nella galassia.



Senza contare i miliardi di altre galassie...

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Nella situazione attuale, non vediamo direttamente i pianeti extrasolari : si sa solo che ce ne sono in orbita intorno a certe stelle perche si notano degli effetti particolari che producono su quest’ultime.

Perchè è difficile “vedere” direttamente un pianeta extrasolare?

In primo luogo perchè è lontano e il suo bagliore è molto debole.

In effetti, se si puo’ vedere facilmente a occhio nudo, nel cielo, un pianeta come Venere, che rimane sempre abbastanza vicino al Sole, quando ci allontaniamo dal Sole di 3 anni-luce (la distanza dalla stella piu vicina al sole) dividiamo la sua luminosità per cento mila milioni! Con i telescopi molto potenti di oggi, resta communque un chiarore rivelabile.

Una seconda ragione di questa difficolta è che, se paragonato alla stella intorno alla quale gira, il pianeta offre una luminosità 10 miliardi di volte piu debole, e poichè il pianeta è praticamente confuso con la stella, si è allora completamente accecati dalla luce della stella.

Cosi, rivelare in mezzo a dieci miliardi di piccoli grani du luce (i fotoni) che ci giungono da una stella, uno solo trasmesso dal pianeta è un problema molto difficile; ciononostante non è insuperabile e si pensa risolverlo nei prossimi anni.

Aspettando questa rivelazione diretta, si cercano sulla stella stessa gli effetti indotti dalla presenza di un pianeta in orbite.

Come poterli raggiungere a livello puramente teorico?

Entro la metà del XXIesimo secolo, dovrebbe essere iniziata la cartografia multicolori dei pianeti extrasolari, compresi quelli con dimensioni simili a la Terra. Si potrebbe cosi cominciare a vedere dettagli, all livello dei continenti sulla superfive dei pianeti extrasolari. Mano a mano che gli interferometri avranno una base sempre piu lunga, fino anche migliaia di chilometri, questi dettagli sarano sempre piu precisi.

Tuttavia questo metodo ha dei limiti, la base degli interferometri non potra essere estesa fino all’infinito e si finirà per raggiungere, con questo metodo, un limite nella conoscenza del terreno dei pianeti

Come fare a superare questo problema? L’unica soluzione sarà un esplorazione in situ, analoga a quella che si pratica nel sistema solare. Ma anche questa prospetiva incontra seri ostacoli.

Iniziamo col lo smantellare un mito: il teletrasporto quantistico, che permette di stabilire certe correlazioni statistiche a distanza istantaneamente, non sarà di nessun aiuto visto che per teletrasportare delle correlazioni tra un posto A e un posto B, è necessario che due osservatori si trovino già in A e in B.

Rimane l’idea di uno spostamento classico. Ci sono allora due difficoltà da superare:

La propulsione
Se si vuole arrivare in un tempo ragionevole, a scala umana, ad un pianeta eventualmente in vicinanza delle stelle piu vicine a 4 anni luce, diciamo 40 anni, bisognera raggiungere un velocità pari a un decimo di quella della luce. Cio’ suppone dei mezzi di propulsione nucleari, che implicano seri problemi di sicurezza.



Ma c’è un problema piu grave. L’ambiente interstellare non è per nulla il “vuoto intersiderale” del quale parla la letteratura. Contiene della materia la cui densita media è di 1 atomo d’idrogeno per cm3. Questa materia è essenzialmente un misto di gas e di piccoli grani di “sabbia” chiamati “polvere interstellare”. Non si conoscono esattamente le dimensioni medie di questi grani. Ma un grano di 0,1 mm di diametro che colpisce una navicella alla velocita di 0,1 volte la velocita della luce ha la stessa energia cinetica, e fa dunque altrettanti danni, di una macchina lanciata a 100 km/h. Per un grano di 1 mm, la velocita corrispondente della macchina sarebbe di 3600 km/h. Bisogna dunque, o impiegare mezzi considerevoli per proteggersi da tali urti, cio che aumenta il peso della navicella aggravando i problemi di propulsione, oppure diminuire la velocita della navicella il che aumenta la durata della missione.

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Alpha Centauri è il sistema stellare più vicino a noi, da cui ci separano circa 4,3 anni luce. È formato da due stelle principali, Alpha Centauri A e B e da una nana rossa, Proxima Centauri.
La più grande del sistema binario, Alpha Centauri A, è simile al Sole, anche se un po' più massiccia e brillante e, come il Sole, appartiene al tipo spettrale G2 V. L'altra, Alpha Centauri B, è più piccola e debole, di tipo spettrale K1 V.
Le due maggiori ruotano l'una attorno all'altra lungo un'orbita ellittica, avvicinandosi fino a poco meno di 1 miliardo e 700 milioni di km e allontanandosi fino a circa 5,5 miliardi di km, durante un periodo di quasi 80 anni. La nana rossa Proxima Centauri dista quasi 2.000 miliardi di km dalla binaria Alpha Centauri, e, se effettivamente si trova in orbita attorno a questa, avrebbe un periodo di 500.000 anni o più.
Per questo motivo, Proxima è a volte chiamata Alpha Centauri C. Il consueto nome Proxima indica la sua vicinanza relativa al nostro Sistema Solare, rispetto alla binaria Alpha Centauri. Non è ancora chiaro se Proxima stia davvero orbitando attorno alle altre due.


Adesso, i risultati di una serie di simulazioni numeriche condotte da un gruppo di ricercatori dell’Università della California (Santa Cruz) mostrano che attorno ad Alpha Centauri B potrebbero essersi formati dei pianeti di tipo terrestre nella cosiddetta “regione di abitabilità”, cioè la zona attorno alla stella in cui le condizioni di temperatura sono tali da permettere l’esistenza di acqua allo stato liquido su un eventuale pianeta. Per giungere a questa conclusione sono state effettuate diverse simulazioni partendo da differenti condizioni iniziali. In tutti i casi è risultato che almeno un pianeta simile alla Terra si è formato.
Si tratta di una sfida per gli astronomi sperimentali che con gli strumenti attualmente disponibili dovrebbero essere in grado di rilevare la presenza di un oggetto del genere.

La tecnica più usata e più efficiente per scoprire pianeti che orbitano attorno ad altre stelle è quella del metodo Doppler, grazie al quale è possibile rilevare i piccolissimi spostamenti radiali della stella indotti dalla presenza di uno o più pianeti compagni. Con questa tecnica sono stati finora scoperti circa 230 esopianeti. Rilevare pianeti di tipo terrestre però non è cosa facile, in quanto a causa della loro piccola massa inducono perturbazioni molto piccole sulla stella compagna.

Con il passare del tempo si moltiplicano le scoperte di dischi di materia circumstellare precursori di sistemi planetari e non mancherà tanto, grazie in particolare alle missioni spaziali Corot (già in orbita) e a quelle di prossima realizzazione come il supertelescopio orbitante da 6 metri di apertura, che anche pianeti di tipo terrestre si aggiungeranno alla lista dei loro compagni giganti, simili a Giove, finora scoperti.

Focus

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Per la prima volta è stata scoperta una molecola organica nell’atmosfera di un pianeta che orbita attorno ad un’altra stella. I pianeti extrasolari finora scoperti sono oltre 200, ma tutti quanti sono più grandi della Terra, le loro dimensioni tipiche sono infatti paragonabili a quelle di Giove. Proprio nell’atmosfera di uno di questi esopianeti, denominato con la sigla HD 189733b, i sofisticati strumenti del telescopio spaziale “Hubble” hanno individuato la molecola del metano (CH4).

È generale il consenso sul fatto che, nelle opportune condizioni, il metano può giocare un ruolo chiave nella chimica prebiotica, o nelle reazioni chimiche considerate necessarie per lo sviluppo della vita come quella esistente sul nostro pianeta. Questo composto è stato rilevato nella maggior parte dei pianeti del Sistema Solare, su alcuni satelliti, in particolare Titano – la maggiore luna di Saturno – e nelle comete. un pianeta più piccolo e più ospitale di HD 189733b la presenza del metano potrebbe essere un indicatore di attività biologica, sebbene possa essere prodotto anche da processi non di questo tipo.

Comunque, è molto improbabile che HD 189733b, che si trova ad una distanza da noi di circa 63 anni luce in direzione della costellazione della Volpecula, possa ospitare forme di vita simili a quelle esistenti sulla Terra. Infatti, questo pianeta extrasolare, di dimensioni paragonabili a quelle di Giove, orbita molto vicino alla sua stella ad una distanza inferiore a quella che separa Mercurio dal Sole, tanto che la temperatura della parte esterna della sua atmosfera raggiunge un valore di circa 900 °C, il punto di fusione dell’argento!



Didascalia: Immagine artistica del pianeta extrasolare HD 189733b.

Focus

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Gli astronomi inglesi sembrano essere all'avanguardia riguardo la ricerca di pianeti al di là del sistema solare, secondo i loro calcoli ci sarebbero circa 5000 pianeti nella sola nostra galassia.

Naturalmente le dimensioni sono variabili da pianeti con diametro superiore a quello Gioviano a pianeti di tipo terrestre.

Solitari, erranti attorno a stelle nane, giganti o pulsar, o veri e propri sistemi planetari come quello esistente attorno alla stella vega ad una distanza di appena 25 anni luce da noi, con la differenza che la stella Vega è giovane a soltanto 350 milioni di anni, nulla se paragonata al nostro sole di 5 miliardi di anni.

La scoperta di questi processi planetari in diverse fasi evolutive ci fa capire l'evoluzione del nostro sistema solare, nella nebulosa di Orione, situata a 1.500 anni luce da noi lungo il nostro stesso braccio di spirale della Via Lattea, è stato fotografato un sistema in formazione.

Sono circa un centinaio i pianeti individuato fino ad oggi.

Per quanto riguarda la vita abbiamo degli ottimi esempi nel nostro stesso sistema planetario, Titano satellite di Saturno possiede un atmosfera simile a quella terrestre di 4 miliardi di anni fa, quando molecole organiche diedero origine alle prime forme di vita, un brodo primordiale costituito da aminoacidi che aggregandosi formarono le proteine costituenti fondamentali degli organismi viventi.

Costituito per il 55% da roccia, ghiaccio, metano, azoto e ammoniaca con una temperatura media 94 °K, Titano più grande di Mercurio possiede un diametro di 5150 km ed una pressione di 160KPa.

La presenza di tale atmosfera e di idrocarburi come Etano, Acetilene, Etilene, Acido cianidrico, Cianogeno, Cianoacetilene, Monossido di carbonio lo rende sempre più simile alla Terra allo stato primordiale.

lla sua superficie sono state fotografate masse continentali, oceani di metano, processi di condensazione ed evaporazione, formazione di celle nuvolose, fulmini e venti che spirano a 400 km/h.

Purtroppo non è situato in quella fascia che gli astronomi definiscono "fascia di abitabilità" dove è possibile lo sviluppo di forme di vita superiori pluricellulari che va dai150 ai 200 milioni di km dal sole.

Oggi gli esobiologi di fronte alla scoperte di centinaia di molecole organiche e non, trovate nello spazio e nelle meteoriti sono sempre più propensi ad accettare la teoria della panspermia, gli aminoacidi si formerebbero all'interno delle nebulose ove vapor acqueo, ammoniaca, alcool metilico, acido cianidrico a temperature molto basse con l'apporto dei raggi ultravioletti emessi dalle stelle appena formate spezzano le molecole che mescolandosi creano nuove sostanze complesse, oltre alla formazione di aminoacidi come la glicina, l'Alanina ecc.

La presenza di aminoacidi che come ben sappiamo sono alla base delle proteine e delle prime cellule, formatesi anche prima che si formino i pianeti rafforzano sempre di più la possibilità di trovare altre forme di vita nell'universo.

La Terra sappiamo essersi formata 4,5 miliardi di anni fa, ma in Groenlandia è stata scoperta una roccia risalente a 3,85 miliardi di anni fa, dove nel suo interno sono state trovate tracce di vita, a rafforzare la teoria secondo la quale la vita si sia formata nello spazio e da lì trasportata sulla terra ci vengono in aiuto le stesse meteoriti nel loro interno sono state ritrovate resti di alghe risalenti ad un età antecedente alla formazione delle alghe terrestri.

Lescienze

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E' stato identificato grazie a una rete di piccoli telescopi automatici situati in Arizona, California e nelle Isole Canarie, in Spagna che riescono a individuare gli esopianeti che transitano di fronte alla loro stella.
Un gruppo internazionale di astronomi che fanno parte del progetto Transatlantic Exoplanet rvey hanno annunciato di aver scoperto TrES-4, un nuovo pianeta extrasolare nella costellazione di Ercole. Si tratta del più grande mai osservato ed è stato identificato grazie a una rete di piccoli telescopi automatici situati in Arizona, California e sulle Isole Canarie, in Spagna che riescono a individuare gli esopianeti che transitano di fronte alla loro stella.

"TrES-4 è il più grande esopianeta mai osservato”, ha spiegato Georgi Mandushev, astronomo del Lowell Observatory e primo autore dell’articolo che decrive la ricerca sulle "Astrophysical Journal Letters". “È del 70 per cento più grande di Giove, ma meno massiccio, in virtù della sua minore densità, pari a circa 0,2 grammi per centimetro cubo, paragonabile a quella della balsa. Proprio a causa della bassa densità, sul pianeta s osserva un altro fenomeno curioso: l’atmosfera viene trattenuta solo debolmente, e parte di essa scappa via formando una coda simile a quella di una cometa.”

Oltre a ciò, gli astronomi hanno dffuso alcuni dati sui parametri fisici di TrES-4. Il pianeta si trova a 1400 anni luce da noi e orbita intorno alla sua stella in tre giorni e mezzo. Dato il raggio dell’orbita molto limitato, la sua temperatura raggiunge circa 1600 Kelvin.

Scoperto il primo pianeta extrasolare abitabile

Secondo gli astrofisici dell'osservatorio dell'ESO a La Silla, sulla sua superficie potrebbe esserci acqua liquida.
Il pianeta finora più simile alla Terra è stato scoperto al di fuori del Sistema Solare. Si tratta di un esopianeta (ossia un pianeta che orbita intorno ad una stella che non è il Sole) il cui raggio è solo del 50 per cento più grande di quello terrestre e che potrebbe avere acqua sulla superficie. Una squadra di astronomi svizzeri, francesi e portoghesi ha scoperto questa super-Terra, usando il telescopio di 3,6 metri dell'Osservatorio di La Silla (in Cile) dell'ESO. Il pianeta, circa 5 volte più massiccio della Terra, orbita intorno ad una nana rossa, già conosciuta per ospitare un pianeta della massa di Nettuno. Gli scienziati hanno inoltre forti prove che indicano la presenza di un terzo pianeta, circa 8 volte più massiccio della Terra.
Il pianeta appena scoperto è 14 volte più vicino alla sua stella di quanto non lo sia la Terra al Sole, tuttavia dato che si tratta della nana rossa Gliese 581, essa è molto più piccola e fredda del Sole, facendo sì che il pianeta orbiti all'interno di una regione dello spazio che rende possibile l'esistenza su di esso di acqua allo stato liquido. "Abbiamo stimato che la temperatura media su questa super-Terra vari fra gli 0°C e i 40°C: l'acqua sarebbe dunque liquida", ha spiegato Stéphane Udry dell'Osservatorio di Ginevra, coautore dell'articolo in via di pubblicazione sulla rivista "Astronomy and Astrophysics", nel quale si riportano questi risultati. "Tanto più che - prosegue Udry - il raggio del pianeta dovrebbe essere solo 1,5 volte quello della Terra e i modelli prevedono che esso sia o roccioso, come la Terra, o coperto da oceani."

"L'acqua liquida è un elemento critico per la vita", aggiunge Xavier Delfosse, dell'Università di Grenoble e membro del gruppo di ricerca dell'ESO. "Considerata la sua temperatura e la relativa vicinanza, questo pianeta sarà un obiettivo importante nel quadro delle future missioni spaziali dedicate alla ricerca di forme di vita extraterrestre. lla mappa del tesoro dell'Universo, si sarebbe tentati di segnare questo pianeta con una X."

La stella Gliese 581, che ha una massa pari a un terzo di quella del Sole, è infatti fra le 100 stelle più vicine a noi, situata a soli 20,5 anni luce di distanza nella direzione della costellazione Libra. In effetti le nane rosse sono il tipo di stella più comune nella nostra galassia.

"Le nane rosse - sottolinea Xavier Bonfils dell'Università di Lisbona e membro del gruppo di ricerca - sono target ideali per la ricerca di pianeti abitabili, perché emettono meno radiazioni e la zona abitabile è molto più vicina a esse di quanto non avvenga per il Sole." Inoltre i pianeti che si trovano in questa zona sono più facilmente rilevabili attraverso il metodo della velocità radiale, quello maggiormente utilizzato per la scoperta degli esopianeti.

Lescienze

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I pianeti abitabili simili alla Terra sarebbero molto più rari e insoliti di quanto gli scienziati ritengono.
La scoperta, negli ultimi decenni, di oltre un centinaio di pianeti in orbita attorno ad altre stelle ha incoraggiato molti scienziati a ritenere che i pianeti abitabili, come il nostro, possano essere piuttosto comuni nell'universo. Ma un nuovo studio sembra suggerire il contrario. Martin Beer dell'Università di Leicester e colleghi sostengono che il nostro sistema solare è qualcosa di molto insolito, se confrontato con i sistemi planetari delle altre stelle. In un articolo di prossima pubblicazione (il preprint è disponibile su "Arxiv"), i ricercatori sostengono che i pianeti alieni finora osservati potrebbero essersi formati con un processo completamente differente da quello che ha formato i pianeti del nostro sistema. Se così fosse, spiega Beer, "potrebbero non esserci tanti pianeti abitabili nel cosmo". La maggior parte dei pianeti in orbita attorno ad altre stelle, i cosiddetti pianeti extrasolari, sono stati individuati grazie alle oscillazioni che inducono nel movimento del loro stesso sole. Queste oscillazioni sono causate dall'attrazione gravitazionale fra il pianeta e la stella. Poiché le stelle sono molto più grandi dei pianeti, l'effetto è minuscolo e soltanto nell'ultimo decennio i telescopi sono diventati abbastanza sensibili da osservarlo. Tuttavia, le oscillazioni sono rivelabili solo per i pianeti giganti, grandi come Giove (gassoso e non abitabile), e non è possibile attualmente individuare pianeti piccoli come la Terra. Gli astronomi generalmente ipotizzano che un pianeta gassoso in un distante sistema solare sia probabilmente accompagnato da altri pianeti più piccoli, alcuni dei quali potrebbero essere simili alla Terra. È proprio questa ipotesi ad essere contestata da Beer e colleghi, secondo i quali le proprietà di quasi tutti i pianeti extrasolari conosciuti sono differenti da quelle di Giove. Quasi tutti i 110 pianeti extrasolari finora scoperti, infatti, sono da dieci a cento volte più massivi di Giove, e molti di loro sono ben più vicini al loro sole di quanto non sia Giove al nostro. Inoltre tendono ad avere orbite più allungate e meno circolari.

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