Nel 1960, mentre si preparava per il primo incontro sulla ricerca dell’intelligenza extraterrestre (SETI), il dottor Frank Drake, presentò la sua equazione probabilistica per stimare il numero di possibili civiltà nella nostra galassia: la ormai arcinota equazione di Drake.
Un parametro chiave in questa equazione è ne , che indica il numero di pianeti nella nostra galassia in grado di sostenere la vita, ovvero “abitabili”. A quel tempo, gli astronomi non erano ancora certi che altre stelle avessero sistemi di pianeti. Ma grazie a missioni come Kepler, negli ultimi 30 anni sono stati confermati 5.523 esopianeti e altri 9.867 attendono conferma. Sulla base di questi dati, gli astronomi hanno prodotto varie stime sul numero di pianeti abitabili nella nostra galassia – almeno 100 miliardi.
In un recente studio, il professor Piero Madau ha introdotto un quadro matematico per calcolare la popolazione dei pianeti abitabili entro 100 parsec (326 anni luce) dal nostro Sole. Supponendo che la Terra e il Sistema Solare siano rappresentativi della norma, Madau ha calcolato che questo volume di spazio potrebbe contenere fino a 11.000 esopianeti di tipo terrestre, ovvero rocciosi, delle dimensioni della Terra che orbitano all’interno delle zone abitabili delle loro stelle (HZ).
Conosciuto anche come Principio Cosmologico (o Principio di Mediocrità), il principio afferma che né gli esseri umani né la Terra sono in una posizione privilegiata per osservare l’Universo. In breve, ciò che vediamo quando guardiamo il Sistema Solare e il cosmo è rappresentativo del tutto.
Come ha spiegato Madau a Universe Today, il ruolo centrale del tempo e dell’età non sono esplicitamente sottolineati nell’equazione di Drake:
“L’equazione di Drake costituisce un utile riassunto pedagogico dei fattori (probabilità) che possono influenzare la probabilità di individuare mondi portatori di vita – ed eventualmente civiltà extraterrestri tecnologicamente avanzate – intorno a noi oggi.
Ma quella probabilità e questi fattori dipendono, tra le altre quantità, dalla storia della formazione stellare e dell’arricchimento chimico del disco galattico locale, nonché dalla cronologia dell’emergere della vita microbica semplice ed eventualmente complessa”.
La Terra è relativamente nuova nella nostra galassia, essendosi formata con il nostro Sole circa 4,5 miliardi di anni fa (il che significa che ha meno del 33% dell’età dell’Universo). La vita, inoltre, ha impiegato circa 500 milioni di anni per emergere dalle condizioni primordiali che esistevano sulla Terra circa. 4 miliardi di anni fa.
Circa 500 milioni di anni dopo, la fotosintesi emerse sotto forma di organismi unicellulari capaci di metabolizzare l’anidride carbonica e produurre ossigeno come sottoprodotto e ciò ha gradualmente alterato la composizione chimica della nostra atmosfera, innescando il Grande Evento di Ossidazione circa 2,4 miliardi di anni fa e la nascita di forme di vita complesse.
Data l’importanza di questi passaggi dipendenti dal tempo, Madau sostiene che l’equazione di Drake è solo una parte della storia. Guardando oltre, ha creato un quadro matematico per stimare quando si sono formati i “pianeti terrestri temperati” (TTP) nel nostro angolo della galassia e quando sarebbe potuta emergere la vita microbica.
Questo quadro dovrebbe consentire agli astronomi di determinare quali potenziali stelle bersaglio (in base a massa, età e metallicità) potrebbero essere candidati ottimali nella ricerca di biofirme atmosferiche.
Come lo ha descritto Madau, il suo approccio consiste nel considerare la popolazione locale di stelle, esopianeti e TTP a vita lunga come una serie di equazioni matematiche, che possono essere risolte numericamente in funzione del tempo:
“Queste equazioni descrivono i tassi di cambiamento delle stelle, dei metalli, dei pianeti giganti e rocciosi e della formazione di un mondo abitabile nel corso della storia del vicinato solare, il luogo in cui calcoli più dettagliati sono giustificati da una valanga di nuovi dati provenienti dallo spazio e da terra. strutture basate sulla Terra e l’obiettivo delle indagini stellari e planetarie attuali e di prossima generazione.
Le equazioni sono di natura statistica, cioè non descrivono la nascita e l’evoluzione dei singoli sistemi planetari ma piuttosto il cambiamento (nel tempo) della popolazione (in numero) di TTP entro 100 parsec dal Sole”.
In definitiva, l’analisi di Madau ha mostrato che entro 100 parsec dal Sole, potrebbero esserci fino a 10.000 pianeti rocciosi in orbita con gli HZ delle loro stelle.
Ha anche scoperto che la formazione di TTP vicino al nostro Sistema Solare è stata probabilmente episodica, iniziando con un’esplosione di formazione stellare circa 10-11 miliardi di anni fa, seguita da un altro evento che ha raggiunto il picco circa 5 miliardi di anni fa e che ha prodotto il Sistema Solare.
Altrettanto interessanti sono le implicazioni che questo studio potrebbe avere sulla ricerca della vita extraterrestre.
“Quindi, se la vita microbica si è formata come sulla Terra in più dell’1% dei TTP (e questo è un grande se), allora ci si aspetta che il pianeta più vicino, simile alla Terra, che ospita la vita, sia a meno di 20 PC di distanza. [65 anni luce]”, ha detto.
“Ciò potrebbe essere motivo di un cauto ottimismo nella ricerca di marcatori di abitabilità e biofirme da parte della prossima generazione di grandi strutture e strumenti a terra. Inutile dire che le biofirme saranno estremamente difficili da rilevare. Ed è anche possibile che la vita potrebbe essere così rara che non ci sono biofirme da rilevare all’interno di un kpc o più”.
Naturalmente, non ci sono garanzie che eventuali TTP vicino al nostro Sistema Solare possano sostenere la vita. Le cause e i punti in comune dell’abiogenesi sono una delle ricerche scientifiche meno comprese, soprattutto perché abbiamo così pochi dati.
Armati di un solo esempio (la Terra e gli organismi terrestri), gli scienziati non possono dire con sicurezza quale combinazione di condizioni sia necessaria affinché la vita emerga. Madau sottolinea inoltre che (come l’equazione di Drake), il suo approccio è di natura statistica. Tuttavia, il suo lavoro potrebbe avere implicazioni significative per l’astrobiologia nel prossimo futuro.
“La resa e la caratterizzazione dei pianeti simili alla Terra costituiranno un parametro scientifico primario per le future missioni spaziali di punta. Con l’avvicinarsi rapido dell’opportunità di effettuare una ricerca su ambienti potenzialmente abitabili arriva la vera sfida di capire effettivamente quale potrebbe essere un pianeta ottimale per l’osservazione”.
Studi spettrali dettagliati di alcune atmosfere di esopianeti devono essere accompagnati da studi sulla popolazione progettati per rivelare tendenze nelle proprietà dei pianeti e studi statistici che ci consentiranno di valutare la probabilità di rilevabilità della firma biologica.
Fonte: arXiv
