Perché la Terra potrebbe essere l’unico pianeta ad ospitare la vita

Ci sono due caratteristiche della Terra spesso trascurate che fanno credere ad alcuni astronomi che il nostro pianeta possa essere un ospite unico per la vita: la tettonica a placche e la nostra Luna

21709

Analizzando i dati raccolti dal telescopio spaziale Kepler, gli astronomi sono giunti alla conclusione che ci siano almeno 300 milioni di esopianeti potenzialmente abitabili solo nella nostra Galassia. E gli autori di questo rapporto hanno fornito intenzionalmente una stima prudente.

Gli astronomi classificano un esopianeta come potenzialmente abitabile se si trova alla distanza da una stella alla quale potrebbe esistere acqua liquida sulla superficie di un pianeta in orbita.L’acqua liquida è un solvente universale e può veicolare materiali intorno a cellule, organismi ed ecosistemi. L’acqua liquida è parte integrante della vita come la conosciamo. Ma cosa succede se si scopre che l’acqua liquida da sola non è abbastanza?

Ci sono due caratteristiche della Terra spesso trascurate che fanno credere ad alcuni astronomi che il nostro pianeta possa essere un ospite unico per la vita: la tettonica a placche e la nostra Luna.

Concezione artistica delle linee di faglia della Terra tra le placche tettoniche. Fonte: Mopic, tramite Shutterstock.

Tettonica a placche

La tettonica delle placche, definita anche colloquialmente come deriva dei continenti, è stata proposta per la prima volta dal meteorologo e geofisico Alfred Wegener. La litosfera è lo strato più esterno della Terra; è costituito dalla crosta e dal mantello superiore ed è suddiviso in grandi placche rocciose, note come placche tettoniche.

Le placche tettoniche si trovano sopra l’astenosfera, uno strato di roccia parzialmente fusa. La convezione dell’astenosfera e della litosfera fa sì che le placche si muovano l’una rispetto all’altra a velocità diverse, da circa 2 a 15 centimetri all’anno. Questo processo si traduce nella costruzione e nel riciclaggio dei materiali della Terra e l’interazione delle placche tettoniche spiega perché abbiamo continenti, oceani, montagne e terremoti.

Un disegno di montagne che si formano attraverso la tettonica a zolle. Fonte: Drp8, tramite Shutterstock.

La tettonica a placche supporta anche la vita sulla Terra regolando la temperatura terrestre. Come molte cose nella scienza, la situazione è complicata e sono coinvolti molti processi fisici. Tuttavia, il ruolo chiave è attraverso la regolazione dell’anidride carbonica (CO2) atmosferica terrestre.

---L'articolo continua dopo la pubblicità---

Come molti sanno, la CO2 è un gas serra. L’eccesso di CO2 provoca l’intrappolamento di troppa energia solare; in casi estremi, la Terra potrebbe diventare infernale come Venere. Tuttavia, anche una quantità insufficiente di CO2 è un problema perché in tal caso verrebbe intrappolata troppa poca energia solare; e in casi estremi, la Terra potrebbe diventare sterile come Marte.

Illustrazione del ciclo carbonato-silicato. Fonte: John Garrett, tramite Wikimedia Commons.

La quantità di CO2 nella nostra atmosfera è in costante flusso ed è controllata attraverso il ciclo carbonato-silicato. Il ciclo va così:

In primo luogo, la CO2 atmosferica reagisce con l’acqua per formare acido carbonico.
Quando piove, la CO2 lascia l’atmosfera e altera le rocce, i cui prodotti alla fine vengono trasportati nell’oceano. I prodotti, principalmente carbonato di calcio (CaCO3), finiscono sul fondo dell’oceano.
La tettonica a placche fa sì che il carbonato di calcio venga subdotto sotto la Terra. Quindi, l’alta pressione e le temperature all’interno della Terra fanno sì che il carbonato di calcio si combini con il quarzo per formare silicato di calcio (CaCO3) e CO2.
Infine, la tettonica a placche ricicla la CO2 rilasciando enormi quantità di materiale attraverso vulcani e prese d’aria termiche oceaniche. Il tempo per questi processi è di milioni di anni.

Quindi, come fa questo processo a regolare la temperatura terrestre? Vediamo cosa succede quando la Terra si riscalda. Quando le temperature aumentano, l’invecchiamento chimico delle rocce aumenta. Ciò significa che una maggiore quantità di CO2 viene rimossa dalla nostra atmosfera e quindi raffredda il pianeta. Quando la Terra si raffredda, rallenta anche la velocità di rimozione della CO2. Questo poi spinge il nostro pianeta a riscaldarsi e così via…

---L'articolo continua dopo la pubblicità---

Pertanto, il ciclo carbonato-silicato funge da meccanismo di feedback nella regolazione della temperatura terrestre. Senza di essa, la Terra avrebbe sbalzi di temperatura molto più estremi, rendendo più difficile la nascita e la sopravvivenza della vita. Per quanto ne sappiamo per ora, nessuno dei pianeti del sistema solare, tranne forse Marte in una forma appena accennata e non ancora confermata, presenta una tettonica a placche, a parte la luna di Giove Europa che sembra avere una tettonica della crosta ghiacciata. Gli astronomi oggi non sanno quanto sia comune la tettonica a placche nel nostro Universo; se la tettonica a placche fosse davvero rara sugli esopianeti, allora anche la vita potrebbe essere rara.

La Luna nel cielo notturno, dietro alcune nuvole. Fonte: Storyblocks.

La luna

Un’altra caratteristica trascurata della Terra che potrebbe renderla un raro ospite per la vita è la nostra Luna. Ma come può qualcosa che si trova a 400.000 chilometri di distanza dalla Terra essere così cruciale per la vita?

Il motivo è che la Luna influenza l’inclinazione assiale della Terra. Tutti gli otto pianeti del nostro Sistema Solare orbitano attorno al Sole lungo lo stesso piano orbitale. L’equatore terrestre ha attualmente un’inclinazione di circa 23,4 gradi rispetto al piano orbitale del Sole.

---L'articolo continua dopo la pubblicità---

Ad esempio, se vivi nell’emisfero settentrionale, durante i mesi di giugno, luglio e agosto, la Terra si inclina in modo tale che l’emisfero settentrionale sia più vicino al Sole. Ciò significa che l’emisfero settentrionale riceve più radiazione solare e temperature più elevate. E durante l’inverno accade il contrario.

Illustrazione dell’inclinazione assiale della Terra chee spiega perché abbiamo le stagioni. La Terra è inclinata di 23,4° rispetto al piano orbitale del Sole. A dicembre, l’emisfero settentrionale riceve meno luce solare rispetto all’emisfero meridionale (A), con conseguente abbassamento delle temperature. Pertanto, a dicembre, l’emisfero settentrionale attraversa l’inverno (B). Fonte: Accademia delle scienze della California, tramite Youtube.

Ma in che modo l’inclinazione dell’asse influisce sulla vita sulla Terra? Consideriamo un esempio estremo nel nostro Sistema Solare. Urano ha un’obliquità di 98 gradi; questo fa sì che un polo riceva la luce solare per metà dell’anno mentre l’altro polo rimane nell’oscurità, provocando sbalzi di temperatura estremi. Quindi, non è difficile immaginare perché non abbiamo trovato segni di vita su Urano. La Luna stabilizza l’obliquità della Terra, e quindi stabilizza i nostri climi stagionali temperati.

Un’animazione dell’ipotesi dell’impatto gigante. Fonte: Citronade, tramite Wikimedia Commons.

Quindi, quanto sono rari i pianeti con lune come la nostra Luna? Gli astronomi pensano piuttosto rari. I dati del telescopio spaziale Spitzer della NASA suggeriscono che lune come quella terrestre si trovano solo nel 5-10% dei sistemi planetari. Questo perché la nostra Luna si è formata in un modo insolito.

---L'articolo continua dopo la pubblicità---

La maggior parte degli astronomi oggi crede che la Terra abbia ottenuto la sua luna dall’ipotesi dell’impatto gigante. L’ipotesi è che un oggetto delle dimensioni di Marte (chiamato Theia) sia entrato in collisione con la Terra durante i suoi primi anni; i detriti di questo impatto si sono raccolti in un’orbita attorno alla Terra per formare alla fine la nostra Luna.

Confronto delle dimensioni tra la Terra e la Luna. Fonte: earthhow.com.

In confronto, le altre lune del nostro Sistema Solare si sono formate fianco a fianco con il loro pianeta o sono state catturate dalla gravità del pianeta. Poiché la nostra Luna è stata probabilmente formata da un impatto gigante, è relativamente grande, circa il 27% delle dimensioni della Terra, e una luna più grande significa un effetto maggiore sul pianeta ospite.

Poiché le lune come la nostra sono probabilmente rare, è possibile che siano ben pochi gli esopianeti con un satellite in grado di fornire loro una buona stabilizzazione climatica, il che renderebbe più difficile la nascita della vita su altri mondi.

Quindi, siamo veramente soli nell’Universo?

Questa è una delle più grandi domande scientifiche di oggi. Finora, non abbiamo ancora prove scientifiche concrete della vita aliena. Tuttavia, la nostra ricerca è accelerata negli ultimi decenni. Il campo dell’astrobiologia è maturato in uno sforzo scientifico formale; the Search for Extraterrestrial Intelligence (o SETI) ha ricevuto generosi finanziamenti dai miliardari della Silicon Valley. Forse, col tempo, avremo una risposta a questa domanda.