La galassia è inondata di pianeti potenzialmente abitabili e i telescopi di prossima generazione si stanno preparando per scansionare le atmosfere di questi mondi alieni, cercando suggerimenti di condizioni favorevoli alla vita. Ma in un colpo solo, un team di scienziati ha usato simulazioni al computer per scoprire cosa potrebbe uccidere alcuni di questi pianeti promettenti, e i risultati mostrano che non ogni soffio di vita sarà un colpo sicuro.
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Gli scienziati in Germania hanno iniziato con un modello di un mondo simile alla Terra interamente coperto dagli oceani. Il team ha quindi utilizzato modelli climatici globali per vedere cosa succede quando aumenta la quantità di anidride carbonica nell'aria.
Le simulazioni hanno mostrato che a un certo punto il clima del pianeta diventa instabile e si sposta su uno stato chiamato serra umida, con temperature superiori a 134 gradi Fahrenheit.
Come un essere umano disidratato in un bagno di vapore, una delle conseguenze di questo stato soffocante è la perdita d'acqua. Per iniziare, il calore innesca cambiamenti negli strati atmosferici che consentono al vapore acqueo di mescolarsi più in alto. Ciò significa che una maggiore quantità di luce ultravioletta proveniente dal sole può colpire le molecole d'acqua, distruggendole in idrogeno e ossigeno. Gli atomi di ossigeno si ricombinano, mentre l'idrogeno fugge nello spazio.
"A quel punto, ti troverai in uno stato in cui inizi a perdere acqua a un ritmo rapido", afferma il leader dello studio Max Popp del Max Planck Institute for Meteorology.
Dopo diversi milioni di anni, tutta l'acqua sul pianeta sarebbe evaporata via, il team riferisce questa settimana su Nature Communications . Se il mondo acquatico avesse avuto inizio con un'atmosfera simile alla Terra - principalmente azoto con una porzione più piccola di ossigeno e tracce di gas - il risultato finale sarebbe un mondo secco con un'atmosfera prevalentemente azotata.
Lo studio suggerisce che trovare acqua - o persino ossigeno - nell'atmosfera di un pianeta lontano non significa necessariamente che sia ospitale per la vita. Ad esempio, un pianeta in uno stato di serra umida potrebbe generare molto ossigeno mentre il vapore acqueo si rompe, non a causa di alcun essere vivente che produce il gas, afferma James Kasting, professore di scienze planetarie alla Penn State University che ha esaminato il documento per la pubblicazione.
Il modello ha anche mostrato che la CO2 è un gas serra davvero efficiente, più di quanto molti scienziati abbiano ipotizzato, afferma Popp. Una volta che un pianeta entra in uno stato umido di serra, è difficile tornare indietro. Anche tagliare la concentrazione di CO2 a metà non raffredda molto il pianeta una volta che le condizioni di vapore hanno preso il sopravvento.
Il motivo è le nuvole. Gli scienziati avevano pensato che il vapore acqueo avrebbe trattenuto il calore in modo più efficiente della CO2, ma le nuvole alterano questa situazione e consentono alla CO2 di essere la migliore trappola del calore.
Sebbene tutto ciò sembri terribile in un'epoca di aumento dei livelli di CO2 sulla Terra, Popp sottolinea che queste simulazioni non si applicano al nostro pianeta. La temperatura media globale iniziale utilizzata per questo studio era di 10, 8 gradi Fahrenheit più calda della Terra oggi. Per raggiungere quella temperatura, dovresti spingere la concentrazione di anidride carbonica all'incirca quattro volte più in alto di quanto non sia ora, forse di più.
Anche le simulazioni non sono state fatte con un pianeta veramente realistico. Il modello idealizzato presuppone che questo pianeta si trovi in un'orbita perfettamente circolare, che si trovi alla stessa distanza dalla Terra rispetto al sole e che ruoti alla stessa velocità ma non sia inclinato sul suo asse. I ricercatori hanno ipotizzato che non vi fossero correnti oceaniche, continenti e calotte glaciali e che il loro oceano globale fosse profondo solo 50 metri.
Ciò è in parte dovuto alla potenza di elaborazione richiesta, ma anche al team potrebbe vedere più chiaramente le dinamiche e i feedback coinvolti. Includono gli effetti delle nuvole e la pressione del vapore acqueo nell'aria e trattano l'acqua come uno dei principali costituenti dell'atmosfera, cosa che alcuni studi precedenti avevano lasciato fuori, dice Kasting.
Il lavoro offre alcune informazioni sul pianeta gemello della Terra, Venere, che è iniziato con le stesse materie prime ma ha perso presto l'acqua. Una differenza fondamentale, tuttavia, è che probabilmente Venere era ancora più calda del loro mondo virtuale iniziale. "Venere aveva una radiazione solare maggiore del 35 o del 40 percento rispetto alla Terra adesso", afferma Popp. Il pianeta potrebbe essere stato una serra umida, ma non per molto, dice, e potrebbe non aver mai avuto oceani.
Kasting è d'accordo, aggiungendo che negli ultimi dieci anni circa il consenso si è stabilizzato attorno alla teoria secondo cui Venere era ancora coperta in una superficie ampiamente fusa quando il pianeta ha iniziato a perdere la sua acqua.
Una cosa che fa questo studio, dice Kasting, è aiutare a definire il bordo interno della zona abitabile, la regione intorno a una stella dove un pianeta dovrebbe essere in grado di ospitare acqua liquida sulla sua superficie. Simulazioni come questa aiutano a definire quanto può svolgere un ruolo la composizione atmosferica e mostrare quali sono le possibilità.
"Vai direttamente alla serra in fuga o finisci in una serra umida?" lui dice. L'imaging diretto di esopianeti - qualcosa che è ancora in futuro per mondi delle dimensioni della Terra - potrebbe un giorno aiutare a rispondere a questa domanda con dati concreti sulle qualità bollenti di un pianeta reale.
