Vita extraterrestre: guida all’uso dei modelli climatici terrestri e nuovi metodi di ricerca



C’è vita oltre il nostro Sistema solare?

Per la comunità scientifica ufficiale, e per tutti quelli che pendono dalle sue labbra per formulare i propri pensieri e accettare possibilità o evidenze logiche e tangibili, questa domanda ha acquistato ufficialmente piena legittimità, soltanto dal 1995, quando è stata confermata per la prima volta l’esistenza di esopianeti.


Da quel momento, gli astronomi hanno trovato migliaia di mondi extrasolari (a oggi, 10/2/2020 sono 4.177, dando così il via alla caccia ai migliori candidati per l’abitabilità.

Come scrivevo ormai oltre cinque anni fa (2015), nel mio primo libro e poi in successivo articolo su questo blog, con il procedere della scoperta di nuovi esopianeti, era apparso ormai chiaro che la maggioranza dei pianeti in fascia abitabile scoperti orbitasse attorno a stelle più fredde rispetto al nostro Sole.

Si tratta delle cosiddette nane rosse, stelle tra le più frequenti nella nostra galassia (circa il 67% di tutte le stelle sono di questo tipo).

I pianeti rocciosi e potenzialmente abitabili orbitano molto più vicini a queste stelle rispetto a quanto la Terra faccia con il Sole.

Esempi recenti come TRAPPIST-1 e Proxima b hanno ridato smalto a quella che molti chiamano the Big Question, la grande domanda sulla vita aliena.


Al tempo stesso però alcuni scienziati hanno cominciato a mettere in discussione il metodo comunemente utilizzato per la ricerca di mondi abitabili.

Questo perché le condizioni presenti su questo tipo di esopianeti, benché la vicinanza con il loro sole sia ridotta proprio perché la stella è molto più fredda consentendo così la presenza di acqua allo stato liquido, ciò non costituisce la condizione esclusiva in cui la vita può sussistere. Finalmente la comunità scientifica lo comincia a capire, non fosse altro per le scoperte di forme di vita in habitat estremi sul nostro pianeta, la scoperta di ambienti ospitali alla vita stesse in condizioni completamente diverse da quelle presenti sulla Terra (come Mercurio, Cerere e le lune ghiacciate di Giove e Saturno, dove Europa, con i suoi oceani di metano, ed Encelado, con i suoi oceani caldi e salati sotto uno spesso strato ghiacciato, è considerata i posti più probabili dove si annidano forme di vita extraterrestre più vicine a noi), o le evidenze della presenza certamente passata (ma probabilmente anche presente) di vita su Marte (il cui annuncio ufficiale avverrà entro pochi anni, certamente prima del 2025, come ho fatto presente nel secondo mio libro).


Questo nuovo movimento di pensiero, sta trovando negli ultimi due/tre anni, sempre più diffusione e dalla teoria si comincia a passare alla pratica, soprattutto per trovare al più presto una risposta alla domanda più che sulla vita extraterrestre (sappiamo che è esistita, e forse esiste ancora, su Marte), sulla vita extrasolare.

In sintesi, quello che si è fatto fino oggi è stato puntare verso il cielo telescopi spaziali e terrestri, scandagliare regioni di cosmo più o meno ampie e tirare fuori lunghe liste di pianeti potenzialmente adatti a ospitare la vita.

Una tecnica che finora si è rivelata efficace solo per trovare pianeti potenzialmente abitabili, ma senza alcuna evidenza che realmente lo siano.

Tra l’altro è una modalità di ricerca che è molto dispendiosa e soprattutto lenta.


Per questo da qualche tempo c’è chi propone di adottare un approccio statistico per la ricerca di ‘Terre 2.0’, basandosi sul calcolo della probabilità piuttosto che sui dati osservativi. Mondi abitabili tradotti in numeri, dunque: questa proposta è descritta in un articolo redatto dall’Università di Chicago e apparso su Astrophysical Journal Letters nel 2017, secondo cui gli astronomi dovrebbero iniziare a fare ricerca utilizzando anche la statistica.

In pratica, secondo gli autori dell’articolo, la grande domanda sull’abitabilità dovrebbe essere declinata in questo modo: che cosa riusciamo a dire sulla frequenza con cui un insieme di pianeti può ospitare un ambiente abitabile? Un approccio certamente interessante.

Secondo gli autori, infatti, con i mezzi fino allora a disposizione riuscire a confermare l’abilità di un singolo pianeta era, ed è, un risultato molto raro; al contrario, la statistica può aiutare a valutare più rapidamente tutti i pianeti potenzialmente abitabili, arrivando così a valutare le diverse probabilità di vita aliena su mondi lontani.

Il nuovo metodo tuttavia se da un lato può restringere il numero di pianeti su cui concentrarsi nella caccia alla vita aliena, dall’altro non risolve la questione.


A tre anni dalla pubblicazione di quest’articolo, la caccia alla vita su mondi extrasolari continua a essere un obiettivo chiave per la comunità scientifica.

Considerato già l’enorme numero di pianeti potenzialmente abitabili scoperti a oggi, ci si è cominciato a porre la domanda di come poter fare un’altra scrematura e di quali altri parametri prendere in considerazione.

Si è quindi pensato che il clima di un pianeta possa essere indicativo sulla probabilità di presenza di forme di vita.


All’interno di uno degli edifici del Goddard Space Flight Center della Nasa migliaia di computer automatizzati lavorano giorno e notte, producendo quadrilioni di calcoli al secondo. Queste macchine sono i supercomputer Discover e il loro compito è di elaborare raffinati modelli climatici per prevedere l’evoluzione del clima terrestre.

Da qualche mese, gli astrofisici e gli astrobiologi hanno sfruttato le potenzialità di questi supercomputer per analizzare qualcosa di molto più distante da noi.

Sono finiti sotto osservazione proprio gli oltre 4.100 pianeti scoperti negli ultimi due decenni oltre il nostro Sistema Solare.

A essere presi in considerazioni sono stati in particolare gli esopianeti rocciosi, che si pensa possano avere acqua liquida sulla superficie. 

Lo scopo di questa nuovo studio è scoprire, attraverso nuovi modelli climatici terrestri, se la vita potrebbe svilupparsi in mondi lontani. 


I dati prodotti dai Discover hanno rivelato, con sorpresa per molti scienziati amanti delle teorie tradizionali, che la vita così come la conosciamo, non solo potrebbe esistere, ma potrebbe svilupparsi in condizioni sorprendentemente diverse rispetto a quelle terrestri, come tra l’altro abbiamo già osservato sulla Terra e, in parte, nel nostro sistema solare.

Si è accesa finalmente nella testa di molti una domanda tanto ovvia ed evidente, quanto ormai legittima: È possibile, dunque, che le nostre nozioni su ciò che renda un pianeta adatto alla vita siano troppo limitanti?


Sicuramente grazie alla prossima generazione di telescopi e osservatori spaziali potremmo avere molti più dati e informazioni più chiare, poiché questi strumenti saranno in grado di analizzare per la prima volta l’atmosfera degli esopianeti.

Negli ultimi anni gli studi in tal senso non sono mancati.

Solo un anno fa (febbraio 2019), il portale scientifico ArXiv ha pubblicato i dettagli di un dispositivo in grado di rilevare la vita vegetale dal modo unico in cui essa riflette la luce, una “firma” non confondibile con quella di materiali abiotici (come le rocce ad esempio) e che dunque potrebbe essere montata su sonde spaziali per la ricerca di vita aliena su mondi lontani. Il principio di base è il medesimo con cui gli scienziati F. Hoyle, C. Wickramasinghe individuarono negli anni’70, le prime molecole organiche nello spazio, metodo prima contestato perché dava nuovo impulso alla teoria della panspermia quale origine della vita sulla Terra, e oggi invece ampiamente utilizzato.

Il dispositivo si chiama “spettropolarimetro TreePol” ed è stato sottoposto a diversi esami e aggiornamenti da parte del suo creatore, il biologo olandese Lucas Patty dell'Università Vrije di Amsterdam.


Il ricercatore, assieme ai colleghi dell'ateneo olandese, è al lavoro per la realizzazione e il perfezionamento di questo macchinario dal 2015, quando ha compreso che gli strumenti di laboratorio di cui era in possesso, erano già in grado di rilevare la peculiarità della luce riflessa dalle piante. Ma l'ambiente controllato è ben diverso dal mondo reale, a causa dei disturbi legati agli agenti esterni, ai movimenti del bersaglio e anche alle variazioni d’illuminazione. Dopo anni lavori di perfezionamento lo spettropolarimetro TreePol adesso riesce a individuare la vita vegetale anche a chilometri di distanza.

La tecnologia del biologo olandese è ancora in fase di perfezionamento ma è la medesima che le agenzie spaziali stanno sviluppando e pensando di installare sui prossimi telescopi spaziali.


Come accennato, il segreto è nella chiralità, cioè il modo in cui gli organismi biologici riflettono la luce in modo specifico, determinando la cosiddetta polarizzazione circolare.

È questa la “firma univoca” che il super dispositivo riesce a individuare.


In attesa di avere questi nuovi strumenti, con le tecnologie ora a disposizione lo studio delle atmosfere degli esopianeti è tanto difficile quanto inviare un veicolo spaziale a una tale distanza. E se ciò è arduo per i telescopi spaziali, la situazione è addirittura peggiore per i telescopi sulla Terra, che non sono sufficientemente avanzati per riuscire ad analizzare l’atmosfera di questi mondi lontani, perché visibilmente troppo piccoli e avvolti dalla luce delle loro stelle per essere osservati con maggior dettaglio.

Al momento quindi, lo sviluppo di modelli climatici appare essere fondamentale per l’esplorazione, poiché essi sono in grado di eseguire previsioni specifiche e verificabili (sempre nelle simulazioni al computer) dati le poche informazioni di cui oggi disponiamo.


Come ricordato all’inizio di quest’articolo, i pianeti rocciosi più simili alla Terra osservati finora sono stati scovati attorno a nane rosse, una tipologia di stelle predominante nella nostra galassia. Poiché queste stelle sono più piccole e meno luminose del Sole rilevare il transito del pianeta attorno ad esse è più facile rispetto ad altri mondi.

È interessante ricordare che alcuni astrobiologi Nasa a cui sono state sottoposte alcune rappresentazioni di possibili visitatori alieni, hanno individuato nella razza dei cosiddetti “grigi”, creature dalle caratteristiche fisiche compatibili con il probabile sviluppo su pianeti rocciosi più piccoli della nostra Terra, orbitanti attorno a stelle nane rosse. Questo ancor prima che la scienza si rendesse conto di quanti pianeti rocciosi potenzialmente abitabili ci fossero attorno a questo tipo di stelle.


Quest’opinione non ha avuto molto credito nell’ambito della comunità scientifica ufficiale, un po’ per motivi ideologici preconcetti (non si ritiene ufficialmente reale alcun tipo di contatto extraterrestre), un po’ per motivazioni di carattere scientifico.

Le nane rosse possono emettere, infatti, radiazioni ultraviolette e raggi x fino a 500 volte in più rispetto al Sole. Questo dato ha portato a pensare che un tale ambiente potesse influenzare drasticamente e in senso negativo, il clima di un pianeta roccioso, rendendo difficile la comparsa e la sopravvivenza della vita.


Oggi invece, i nuovi modelli climatici terrestri creati dai supercomputer Discover dimostrano che gli esopianeti rocciosi attorno alle nane rosse potrebbero essere abitabili nonostante l’alta dose di radiazioni.

I sistemi planetari potenzialmente abitabili di maggior rilievo per la comunità scientifica, tutti scovati attorno a nane rosse, sono principalmente quattro dei sette pianeti orbitanti attorno a Trappist-1, uno attorno a LHS1140, Teegarden b e Teegarden C del sistema Teegarden e Proxima b, del sistema Proxima Centauri (che a probabilmente anche un secondo pianeta roccioso in fascia abitabile, Proxima c, individuato di recente ma la cui scoperta va ancora confermata).


Il team di scienziati Nasa ha iniziato l’indagine simulando le possibili condizioni climatiche su Proxima b tali da renderlo adatto alla vita.

Le informazioni che abbiamo oggi su questo esopianeta ci dicono che esso orbita attorno a Proxima Centauri, un sistema di tre stelle situato a 4,2 anni luce dal Sole, ed ha una massa leggermente più grande di quella terrestre.

Proxima b, inoltre, è venti volte più vicino alla sua stella rispetto alla distanza Terra-Sole, pertanto impiega solo 11 giorni per compiere un’orbita. Secondo i calcoli effettuati, la vicinanza con la stella, renderebbe Proxima b bloccato gravitazionalmente, in rotazione sincrona (come la nostra Luna con la Terra), ma con un emisfero sempre illuminato ed esposto quindi all’intensa radiazione, e l’altro perennemente al buio, esposto alle rigide temperature dello spazio (ciò non avviene per la Luna perché è in rotazione sincrona con la Terra e non con il Sole). Apparentemente quindi, tutto ciò costituirebbe un altro ostacolo a condizioni ottimali per lo sviluppo della vita.


Le nuove simulazioni mostrano però che Proxima b, o qualsiasi altro pianeta con caratteristiche simili, potrebbe essere comunque abitabile.

In che modo? A giocare un ruolo cruciale sarebbero le nuvole e gli oceani.


Alla base del nuovo studio c’è l’aggiornamento di modello climatico terrestre sviluppato negli anni ’70 (in grado di calcolare i dettagli dell’orbita di qualsiasi pianeta), che era servito a realizzare un simulatore planetario chiamato Rocke-3d, per studiare anche i pianeti bloccati gravitazionalmente. In questo modo il team di scienziati ha potuto simulare la temperatura, la durata del giorno e della notte e la salinità degli oceani per capire come questi dati influenzino il clima del pianeta.

Simulatori come Rocke-3d può produrre informazioni importanti partendo da pochi dati: dimensioni, massa e distanza dalla stella. Questi dettagli, seppur scarsi, attraverso le analisi del citato supercomputer Discover possono diventare informazioni necessarie per costruire modelli climatici più raffinati.


Le simulazioni su Proxima b sono state condotte nello stesso modo in cui sono applicati i modelli climatici terrestri per studiare il modo in cui le nuvole e gli oceani si muovono e s’influenzano tra loro, e come le radiazioni interagiscono con l’atmosfera e la superficie del pianeta.

I risultati rivelano che le possibili nuvole presenti sul pianeta potrebbero fare da scudo alle radiazioni, mitigando le temperature sul lato esposto alla stella. L’atmosfera e la circolazione oceanica, inoltre, potrebbero spostare aria calda e acqua in tutto il pianeta, trasportando così calore sul lato freddo. Insomma, grazie a questo nuovo metodo di studio, oggi sappiamo che i pianeti rocciosi in fascia abitabile attorno a nane rosse sono, se possibile ancor più di prima, i luoghi dove potrebbe aver fatto la sua comparsa, la vita.

Ciò rafforza anche la possibilità che i racconti riguardanti gli alieni grigi siano veri?


Indagini come questa pongono nuove basi sull’abitabilità planetaria, fornendo agli scienziati nuovi strumenti per la caccia alla vita su mondi lontani e a tutti coloro interessati alla vita extraterrestre l’opportunità di fare con maggiore consapevolezza, le proprie valutazioni sulla veridicità dei racconti di contatti, presenti e passati, con creature delle stelle.



Autore articolo: Stefano Nasetti

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