Cinquantamila.it La storia raccontata da Giorgio Dell'Arti

Conosciamo pianeti composti interamente da rocce (come Marte e Venere); sono noti pianeti formati unicamente da gas (a eccezione del loro nucleo), quali Giove e Saturno; conosciamo anche pianeti composti da rocce e acqua, la Terra ne è l’esempio lampante. Ma lontani anni-luce dal nostro sistema solare ci sarebbero anche pianeti-oceano, ricoperti solo d’acqua, dove la ricerca di vita extraterrestre potrebbe ottenere interessanti risultati. Nessuno li ha mai visti, ma a quanto sembra la loro esistenza è considerata dagli esperti molto più di una congettura. Il primo a parlare di pianeti totalmente coperti d’acqua fu David Stevenson del California Institute of Technology (Usa). Quattro anni fa, il ricercatore ipotizzò che questi pianeti potessero vagare negli spazi intergalattici, in quanto espulsi dal loro sistema solare da forze gravitazionali prodotte da altri corpi celesti. L’acqua potrebbe circondare l’intero pianeta, se prima di essere espulso fosse ricoperto da una densa atmosfera sufficiente a mantenere una temperatura tale da avere acqua liquida. Se questa ipotesi possiede una base scientifica (tanto da essere pubblicata sulla prestigiosa rivista scientifica ”Nature”), l’idea che pianeti d’acqua possano esistere all’interno di un sistema solare ha ancora più chance di essere considerata veritiera. L’ipotesi è stata lanciata nel 2003 da Christophe Sotin, dell’Università di Nantes in Francia. Sotin vi è arrivato attraverso una complessa analisi dei dati ottenuti su oltre 100 pianeti extrasolari fino a oggi scoperti. Tra questi, infatti, sono venuti alla luce giganteschi pianeti composti unicamente da gas come Giove e Saturno, ma che, a differenza di questi ultimi, orbitano vicinissimi alla loro stella madre. C’è un pianeta, ad esempio, che ruota attorno alla stella 51Pegasi B: la distanza tra di loro è otto volte inferiore a quella tra il nostro Sole e Mercurio, praticamente il pianeta rasenta la parte esterna della stella. Spiega Sotin: «Questo oggetto mai e poi mai si sarebbe potuto formare così vicino alla stella. Il suo gas o eventuale ghiaccio, infatti, sarebbe stato spazzato via dal ”vento solare” della stella». D’altra parte, anche i pianeti gassosi del nostro sistema solare si sono formati lontano dalla nostra stella. Come può allora il pianeta di 51Pegasi B trovarsi in quel punto? E perché è importante nell’ipotesi di Sotin? Le risposte risalgono a quando nacquero il pianeta e l’intero sistema solare. Sembra ormai certo che i sistemi planetari si formino da nebulose di gas e polvere che, collassando sotto la forza di gravità che essi stessi producono, danno inizio a un disco di materiale così denso che nel suo cuore si forma una stella. I pianeti gassosi si formerebbero lontani centinaia di milioni o miliardi di chilometri da quest’ultima, ma, in seguito alle spinte gravitazionali del materiale che rimane nel disco protoplanetario, tali oggetti verrebbero attratti in prossimità della stella su una traiettoria spiraleggiante. Il tutto nel giro di dieci milioni di anni. Ma perché, allora, nel nostro sistema solare non troviamo pianeti giganti gassosi vicino al Sole? Una risposta certa non esiste ancora: secondo un’ipotesi, il nostro disco protoplanetario non fu così denso da attrarre verso l’interno i pianeti gassosi giganti. Questi, infatti, si stabilizzarono fin dalla loro nascita nella posizione in cui sono ancora oggi. In altre parole mancarono le forze gravitazionali che li attraessero verso l’interno. Ma studiando i sistemi protoplanetari in cui i pianeti furono attirati alla propria stella, Sotin ebbe un’intuizione: «Se pianeti gassosi di grosse dimensioni si avvicinarono al loro sole (e oggi sono gli unici pianeti che riusciamo a rilevare grazie alle perturbazioni gravitazionali che agiscono sulla stella madre), anche pianeti ricoperti di ghiaccio, pur di dimensioni inferiori ai primi, potrebbero essere stati richiamati verso la stella». Avvicinandosi all’astro, quindi, avrebbero raggiunto una distanza in cui la temperatura sarebbe stata sufficiente a sciogliere il ghiaccio. In questo modo si sarebbero formati vasti oceani, se non addirittura un unico immenso oceano, a ricoprire i pianeti. Un pianeta d’acqua. Sotin è un esperto di ghiacci planetari. Egli, infatti, ha calcolato quanto possono essere profondi i ghiacci di Europa, una luna di Giove, e gli oceani a essi sottostanti. Questa sua esperienza lo ha portato a calcolare quale potrebbe essere lo spessore di un mare che copre un pianeta gigante extrasolare. Il risultato è impressionante. «La profondità di quegli oceani potrebbe arrivare a 100 km» spiega lo scienziato. Per avere un paragone, la Fossa delle Marianne, il punto più profondo degli oceani terrestri, supera di poco i 10 km, ma mediamente le piane abissali non superano i 6 km di profondità. Se così fosse, la quantità d’acqua liquida dei pianeti extrasolari avrebbe un volume impressionante. Gli oceani della Terra sarebbero, al confronto, una pozzanghera. Ma c’è un limite a questi oceani? Secondo Sotin sì. «I pianeti-oceano possiedono una massa non superiore a otto volte quella terrestre e un raggio non superiore a due volte quello della Terra. Pianeti più grandi, infatti, avrebbero una forza gravitazionale tale da trattenere con facilità anche i gas più leggeri, come l’idrogeno e l’elio, e dunque diverrebbero pianeti gassosi e non liquidi». Facendo opportuni calcoli, i più grandi mari dei pianeti-oceano non possono avere una massa d’acqua superiore a 10 volte la massa terrestre. La dimensione del pianeta, tuttavia, non è l’unico elemento da considerare perché si abbia acqua liquida. Un altro è la temperatura alla superficie. Questa dipende, oltre che dalla distanza dalla stella, anche dal contenuto di elementi radioattivi, nel cuore del pianeta, che ne riscaldano le rocce e dall’eventuale presenza di elementi che producono effetto serra all’interno dell’atmosfera, come il vapore acqueo e l’anidride carbonica. Maggiore sarà la temperatura alla superficie, tanto più sarà la possibile profondità dell’oceano, che a un certo punto, però, in seguito all’enorme pressione della colonna d’acqua, trasformerà quella sottostante in ghiaccio. Sotin ha calcolato che, se la superficie del mare possiede una temperatura di 30 gradi centigradi, la profondità dell’oceano potrebbe raggiungere i 133 chilometri. Non ci sarebbero proprio possibilità di osservare terre emerse? Secondo Sotin no. Il motivo è semplice. Con oceani profondi 100 km, un continente dovrebbe avere le sue radici 100 km al di sotto della superficie del mare. Ma la forza di gravità di un pianeta con una massa 6-8 volte quella della Terra impedisce la crescita di una simile montagna. Una massa d’acqua senza asperità avrebbe una circolazione molto semplice. Secondo Alain Leger, che ha collaborato alle ricerche di Sotin, si avrebbero comunque fenomeni estremi: «Gli uragani, che sulla Terra si formano in aree di bassa pressione e si alimentano con il calore ceduto dagli oceani all’atmosfera e muoiono quando arrivano sulla terraferma, su un pianeta-oceano potrebbero persistere molto più a lungo che non sul nostro pianeta, perché potrebbero essere continuamente alimentati dalle acque calde tropicali. Si formerebbero perciò dei superuragani». All’esistenza di questo tipo di pianeti credono anche ricercatori americani, come Sean Raymond (University of Washington di Seattle), secondo cui, peraltro, tali pianeti si sarebbero formati direttamente vicino alla stella. Le sue ricerche si basano su simulazioni al computer, partendo da dischi protoplanetari di 42 stelle simili al Sole. In alcuni casi si sono formati pianeti con una massa d’acqua 100 volte superiore a quella terrestre. «Con tutta quell’acqua, questi pianeti sono luoghi ideali per lo sviluppo della vita» dice Paul Shich del Seti (Search for Extraterrestrial Intelligence), il gruppo di ricerca scientifico della vita extraterrestre. Secondo Sotin, tuttavia, anche su questi oggetti celesti la vita necessita di condizioni particolari per svilupparsi. Ad esempio, lo spessore di ghiaccio sotto la massa d’acqua deve essere abbastanza sottile da permettere agli elementi nutritivi che provengono dall’interno del pianeta di raggiungere l’acqua, altrimenti quest’ultima risulterebbe sterile. «E anche se la vita fosse giunta dall’esterno, ad esempio portata da una cometa, sarebbe necessaria un’atmosfera per impedire ai raggi ultravioletti di raggiungere la superficie dell’acqua, altrimenti la vita sarebbe uccisa sul nascere» sottolinea Sotin. Accettata la loro esistenza, si riuscirà a individuare un pianeta-oceano? Alain Leger ne è decisamente convinto: «Se i prossimi telescopi orbitanti riusciranno a vedere nuovi pianeti, quelli fatti d’acqua saranno tra i primi a essere osservati perché riflettono enormemente la luce delle loro stelle». Mario Torre

MARIO TORRE