I pianeti che non orbitano attorno ad alcuna stella sollevano importanti interrogativi su come si evolvano i pianeti e sul concetto di abitabilità nel cosmo.
I pianeti interstellari, o erranti, sfrecciano nello spazio interstellare senza il calore di una stella. I ricercatori si chiedono se questi mondi, o eventuali lune che potrebbero orbitare attorno a essi, possano ospitare la vita.
Quando immaginiamo un pianeta, di solito c’è una stella nelle vicinanze. Nel nostro sistema solare, il Sole è forse l’elemento più fondamentale: invia luce e calore per rendere possibile la vita sulla Terra. E se invece non avessimo bisogno del Sole per sopravvivere?
In tutta la galassia, gli astronomi hanno scoperto pianeti che vagano nel cosmo senza la guida di una stella. Questi corpi che fluttuano liberamente, chiamati pianeti interstellari o erranti, ribaltano lo stereotipo secondo cui per la loro esistenza siano necessarie grandi sfere di gas caldo. Ora, gli scienziati stanno indagando se le stelle siano necessarie anche per la nostra sopravvivenza.
Forse dobbiamo “allontanarci da questa visione geocentrica secondo cui la vita debba necessariamente essere come la conosciamo”, afferma Barbara Ercolano, astrofisica presso l’Università Ludwig Maximilian di Monaco. “Forse [i pianeti interstellari] sono la norma, e noi li consideriamo esotici solo perché viviamo in un sistema diverso”.
Gli astronomi hanno rilevato tracce di almeno 70 mondi erranti nella Via Lattea, ma la nostra galassia potrebbe ospitare 20 volte più pianeti interstellari che stelle - per un totale di trilioni, secondo quanto indicano i modelli. E quest’anno, gli scienziati hanno misurato la massa e la distanza di un pianeta errante delle dimensioni di Saturno, situato a circa 10.000 anni luce dalla Terra, confermando ufficialmente per la prima volta l’esistenza di uno di questi sistemi privi di stella.
Nuovi progetti, tra cui il telescopio spaziale Nancy Grace Roman della NASA lanciato ad agosto, potrebbero confermarne altre centinaia. E man mano che gli scienziati studiano questi sistemi privi di stelle, essi appaiono un po’ meno inospitali, sollevando la possibilità che tali pianeti - o, più probabilmente, le loro lune in orbita - possano ospitare la vita.
I pianeti possono diventare “solitari” in diversi modi. Una piccola parte potrebbe essere costituita da stelle fallite, anche se gli scienziati stanno ancora cercando di comprendere questo processo di formazione. Ercolano sostiene che potrebbero essersi formati in isolamento all’interno di una nube molecolare frammentata, senza però aver mai accumulato massa sufficiente per bruciare combustibile nei loro nuclei e diventare stelle. Alcuni potrebbero rientrare in una categoria di stelle fallite denominata “nane brune", sebbene tale distinzione sia ancora oggetto di dibattito.
La maggior parte di questi pianeti senza sole, tuttavia, si è probabilmente formata come i pianeti tipici attorno a una stella, per poi essere espulsa dal sistema. Durante i loro primi milioni di anni, i pianeti seguono orbite caotiche e non si muovono necessariamente in modo uniforme attorno alla loro stella. I pianeti giovani sono più inclini a intercettare l’orbita di un altro oggetto di grandi dimensioni, venendo spinti fuori dal sistema per effetto gravitazionale. Questi pianeti hanno probabilmente una massa inferiore, forse delle dimensioni di Marte, oppure si trovano ai margini esterni del sistema.
“Questi incontri catastrofici si sono probabilmente verificati in ogni sistema solare che si sia formato”, afferma Ercolano.
Ma i pianeti non vengono espulsi in qualsiasi momento. Le condizioni orbitali devono essere quelle giuste. Attualmente, ad esempio, i pianeti del nostro sistema solare sono legati al nostro Sole e non dispongono di energia sufficiente per sfuggire all’attrazione gravitazionale della stella.
“Sopravviviamo tutti solo per un certo periodo perché le orbite attuali sono molto stabili”, afferma David Dahlbüdding, astrofisico presso l’Università Ludwig Maximilian di Monaco.
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IscrivitiIn uno dei primi episodi della serie tv Star Trek, i membri dell’equipaggio atterrano su un pianeta situato in una regione priva di stelle, ma con alberi e un’atmosfera simile a quella terrestre. Ci sono persino tracce di acqua.
“Un ingrediente fondamentale per la vita, ovviamente, è l’acqua liquida”, afferma Dahlbüdding. “Perché l’acqua rimanga liquida, occorre calore sufficiente a mantenerla in tale stato”. Lui, Ercolano e i loro colleghi hanno esaminato di recente l’abitabilità di un pianeta interstellare con lune in un articolo pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
A differenza del pianeta di Star Trek, un vero pianeta interstellare probabilmente non rimarrebbe abbastanza caldo in superficie da permettere di viverci o da ospitare acqua allo stato liquido. La maggior parte del suo calore sarebbe stata presente solo durante la sua formazione e si sarebbe rapidamente dissipata.
Gli scienziati hanno avanzato altre ipotesi. Un pianeta roccioso potrebbe riscaldarsi man mano che gli elementi radioattivi al suo interno decadono e rilasciano energia, come in una pentola a cottura lenta, consentendo potenzialmente l’esistenza di acqua liquida sotto la superficie. Un pianeta con un interno liquido potrebbe inoltre disperdere calore verso la superficie attraverso la convezione, proprio come l’acqua in una pentola che bolle.
“Si è speculato su tutte queste possibilità, ma non sono a conoscenza di alcuno studio che le abbia esaminate sistematicamente”, afferma Ercolano. “Penso che non si possa escludere la presenza di condizioni abitabili su quel pianeta”.
Secondo i modelli, una sede più probabile potrebbe essere una luna in orbita attorno al pianeta. Dahlbüdding spiega che, quando il pianeta errante viene espulso da un sistema, anche le sue lune possono essere espulse in un’orbita altamente ellittica. Alcuni di questi corpi lunari possono raggiungere le dimensioni della Terra.
Le lune possono riscaldarsi internamente attraverso un processo noto come riscaldamento mareale, simile alla rapida compressione di una palla da ginnastica in gomma. Mentre la luna percorre un’orbita irregolare attorno al pianeta errante, quest’ultimo esercita su di essa forze gravitazionali variabili. Le forze gravitazionali sono più intense quando la luna è più vicina al pianeta e più deboli quando è più lontana, il che provoca una flessione del suo interno e trasforma l’energia orbitale in calore.
Questo fenomeno si verifica anche nel nostro “cortile cosmico”. Prendiamo ad esempio Io, una luna di Giove. Giove comprime e riscalda Io con tale violenza che il suo interno sta letteralmente fuoriuscendo. Di conseguenza, Io è il corpo più attivo dal punto di vista vulcanico del nostro sistema solare e non è adatto alla vita umana.
“Ci vuole un forte riscaldamento mareale per mantenere l’acqua allo stato liquido, ma allo stesso tempo non deve essere eccessivo… perché in tal caso l’energia si dissipa molto più rapidamente”, spiega Dahlbüdding. “In realtà non è possibile mantenere queste condizioni per periodi di tempo così lunghi da consentire l’evoluzione della vita”.
Ma in quella zona ottimale, Dahlbüdding e i suoi colleghi hanno scoperto che il riscaldamento mareale potrebbe fornire calore sufficiente a impedire che l’acqua superficiale si congeli in uno spazio privo di luce solare.
La generazione di calore è solo una parte del dilemma; un mondo abitabile deve anche trattenere quel calore.
Sulla Terra, l’anidride carbonica presente nell’atmosfera intrappola il calore attraverso l’effetto serra. Ma un’atmosfera ricca di anidride carbonica non è altrettanto efficace in un ambiente molto più freddo, ad esempio in assenza di una stella vicina. Il composto si condensa in uno stato liquido e perde gran parte della sua capacità di trattenere il calore in ambienti gelidi.
Dahlbüdding e i suoi colleghi hanno invece creato il modello di un’atmosfera ricca di molecole di idrogeno, che potrebbero essere state presenti al momento della formazione della Luna o essersi formate in seguito attraverso processi chimici. Queste molecole assorbono la radiazione termica quando entrano in collisione tra loro. La squadra ha scoperto che l’atmosfera, insieme al riscaldamento mareale, è in grado di trattenere efficacemente il calore per 4,3 miliardi di anni, a seconda della pressione superficiale, e persino di consentire la presenza di acqua allo stato liquido sulla superficie.
Infatti, la vita sulla Terra potrebbe aver avuto inizio in un’atmosfera ricca di idrogeno. Gli impatti dei meteoriti potrebbero aver prodotto grandi quantità di idrogeno che avrebbe potuto formare acqua e ammoniaca, ingredienti fondamentali per la vita. Alcune ricerche suggeriscono che l’ultimo antenato comune universale — in sostanza l’organismo da cui si è evoluta tutta la vita sulla Terra — potrebbe aver utilizzato l’idrogeno come fonte di energia.
“Non stiamo solo scoprendo come sono questi altri pianeti, ma stiamo anche imparando a conoscere noi stessi, la nostra stessa storia”, afferma Andrew Gould, astronomo presso l’Ohio State University.
La scoperta di altri pianeti interstellari potrebbe aiutare a rispondere ad alcune di queste domande, ma questi vagabondi sono più difficili da individuare rispetto ai normali esopianeti che orbitano attorno alle stelle (il cui numero supera i 6.000). Immaginate di cercare un oggetto nell’oscurità a milioni di miglia di luce di distanza senza una torcia. Questa sfida apparentemente impossibile ha reso la scoperta dei pianeti interstellari un evento casuale.
All’inizio degli anni 2000, gli scienziati stavano setacciando i cieli alla ricerca di oggetti deboli quando iniziarono a imbattersi per la prima volta in pianeti privi di stelle. Ad oggi, non è stata rilevata alcuna luna attorno a un pianeta vagante.
Gli scienziati individuano le prove dell’esistenza dei pianeti vaganti principalmente osservando come questi amplifichino brevemente la luce di una stella lontana e non correlata mentre le passano davanti — un fenomeno noto come microlente gravitazionale. Tali allineamenti sono tuttavia rari e possono durare solo poche ore o pochi giorni.
Le reti di telescopi terrestri rilevano questi segnali luminosi, ma devono fare i conti con le condizioni meteorologiche, la luce del giorno, la distorsione atmosferica e le lacune nella raccolta dei dati. Ma la nostra fortuna potrebbe presto cambiare. Il nuovo telescopio Nancy Grace Roman della NASA rileverà casi di microlente gravitazionale con un campo visivo 100 volte superiore a quello del telescopio spaziale Hubble e analizzerà le aree ogni 12 minuti. Potrebbe individuare fino a 400 pianeti erranti delle dimensioni della Terra.
Anche la missione cinese “Earth 2.0", il cui lancio è previsto per il 2028, ha in programma di osservare decine di milioni di stelle nel centro della Via Lattea e potenzialmente individuare altre centinaia di pianeti interstellari. Successivamente, l’Extremely Large Telescope, un osservatorio in Cile che dovrebbe entrare in funzione nel 2029, potrà approfondire lo studio di eventuali candidati individuati per analizzarne la temperatura, l’atmosfera e la composizione chimica.
Per quanto riguarda la visita a un pianeta errante, “prima o poi l’uomo lancerà dei razzi e ci andrà”, afferma Gould. Ma per ora, questo rimane un ambito della fantascienza. “Anche solo per raggiungere questi pianeti… viaggiando a un decimo della velocità della luce ci vorrebbero 100.000 anni, quindi si tratta di un progetto a lungo termine per ottenere ulteriori informazioni”, spiega.
Kasha Patel è una giornalista scientifica che si occupa di scienze spaziali e terrestri.
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