Criteri per la ricerca di pianeti simili alla Terra nella Via Lattea

Il telescopio Kepler è uno strumento in orbita terrestre utilizzato per la scoperta di pianeti al di fuori del sistema solare. Il telescopio è stato operativo a partire dal marzo 2009 fino a quando 2 delle 4 ruote per la gestione inerziale dell’orientamento sono diventate inutilizzabili rispettivamente nel 2012 e 2013. Data la minore precisione si è scelto di dedicare il telescopio ad una missione più ampia in cui studiare supernove, sistemi stellari in formazione, asteroidi, comete e se possibile continuare la ricerca di pianeti extrasolari.

Ma al di là della missione Kepler, di cui si stanno ancora analizzando i dati raccolti negli anni passati, quali sono i criteri secondo i quali un pianeta extrasolare viene indicato come candidato ad essere simile alla Terra? Essendo il nostro pianeta l’unico nel sistema solare che abbia dimostrato l’esistenza dell’evoluzione  di forme di vita complessa è chiaro che i criteri si ispireranno alle sue caratteristiche, sebbene con un margine di tolleranza.

Caratteristiche della stella
Stelle più piccole del Sole hanno regioni abitabili più vicine. Questo può influenzare notevolmente l’inclinazione dell’asse dei pianeti ed anche velocità di rotazione con effetti drastici sulla distribuzione di temperatura superficiale del pianeta.

Distanza dalla stella
La distanza ideale è quella che permette al pianeta di essere raggiunto da un flusso di radiazione simile a quello terrestre (o comunque non troppo alto). La forma dell’orbita del pianeta è importante per capire quanto costanti siano le “condizioni ambientali” che il pianeta deve sopportare. La presenza di uno scudo magnetico o meno è di estrema importanza per quanto riguarda sia la presenza di un’atmosfera che della vita stessa.

Dimensioni del pianeta
La forza di gravità del pianeta deve essere forte abbastanza da trattenere un’atmosfera con una pressione che permetta di avere acqua allo stato liquido, ma non troppo forte perché in tal caso l’acqua rimarrebbe allo stato solido indipendentemente dalla temperatura superficiale del pianeta.

Attualmente la ricerca si basa sulla rilevazione dell’oscuramento della stella da parte dei pianeti che passano davanti ad essa. Ed è questa una prima limitazione nell’osservazione in quanto vengono rilevati solo pianeti che hanno un piano orbitale orientato in modo da permettere l’osservazione rispetto alla nostra posizione.

La ricerca di pianeti extrasolari è un lavoro costoso e di lunga durata. Solo nella nostra galassia ci sono miliardi di stelle, la maggior parte ancora non catalogate (ci penserà la sonda Gaia). Per quanto la Terra possa essere una combinazione di particolari condizioni fortunate ci sono miliardi di galassie con miliardi di stelle ciascuna ed ognuna di queste potrebbe dare origine a condizioni favorevoli alla vita anche sulla base di criteri e reazioni biomolecolari diverse.
Ma in fondo l’obiettivo potrebbe anche semplicemente non essere quello di trovare il gemello della Terra oppure trovare vita extraterrestre. I dati raccolti durante queste missioni permettono di migliorare i modelli sulla formazione del nostro sistema solare e della Terra stessa.

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14 thoughts on “Criteri per la ricerca di pianeti simili alla Terra nella Via Lattea

  1. Krammer 20/02/2015 / 16:51

    ottimi candidati sono anche corpi di dimensioni terrestri che siano satelliti di più grandi pianeti gassosi (indipendentemente dalla magnitudo della stella stessa: il fatto che questa sia più piccola giova piuttosto alla stabilità del sistema nel corso dei miliardi di anni, mentre stelle più grandi bruciano troppo in fretta per dare sufficiente tempo alla vita di evolversi)
    nel caso del satellite la ricerca si fa ancora più complicata, dal momento che il duplice oscuramento della stella (pianeta + satellite fuori asse che passa un po’ prima o un po’ dopo del pianeta) è un evento più raro da osservare.

    altro fattore fondamentale per l’evoluzione della vita è la presenza di un campo megnetico sufficiente a riparare dalle radiazioni ad alta energia: in tal caso se non ricordo male si ricercano onde elettromagnetiche impulsive a bassa frequenza emesse dai poli del pianeta (che si manifestano come dei radiofari tipo pulsar, ma enormemente più deboli)

    infine la posizione all’interno della galassia è anch’essa determinante, e condizioni di favorevole stabilità sono da ricercare nelle zone periferiche della via lattea piuttosto che verso il più movimentato ed energetico centro.

    • FlavioTS 20/02/2015 / 18:13

      dubito che riescano a misurare il campo magnetico di pianeti extrasolari, almeno non di quelli piccoli che di solito interessano maggiormente. E’ già difficile farlo per i pianeti di questo sistema solare. Certamente però ipotesi si possono fare.

      per quel che riguarda i pianeti satelliti dei giganti gassosi forse hanno un problema, almeno per il tipo di vita che conosciamo noi. L’alternanza giorno notte un po’ troppo sballata. Ma certo non si possono escludere a priori forme di vita diversa capaci di adeguarsi a queste condizioni.
      Ne hanno trovato parecchi pianeti extrasolari di grandi dimensioni però sono stati molto zitti sui loro satelliti, eppure almeno quelli del nostro sistema solare ne hanno sempre almeno uno. Sono difficili da osservare e le belle foto che fanno vedere al mondo sono tutte assolutamente riproduzioni.

      che la stella sia piccola da un lato è bene perché c’è maggiore stabilità della stella che brucia più lentamente. Dall’altro però la zona abitabili si sposta più vicino e la gravità può portare il pianeta ad un moto sincrono con la stella, cioè sempre con la stessa faccia rivolta verso di essa. Quindi la stella piccola va bene ma fino a un certo punto.

      sulle condizioni legate alla posizione del sistema stellare nella galassia non ne so molto. Però mi chiedo se comunque le distanze tra le stelle della galassia non siano abbastanza elevate da non darsi reciprocamente fastidio il più delle volte. Per esempio in uno scontro tra galassie è probabile che la maggioranza delle stelle sopravviva come prima.

      • Krammer 20/02/2015 / 18:55

        “dubito che riescano a misurare il campo magnetico di pianeti extrasolari, almeno non di quelli piccoli che di solito interessano maggiormente. E’ già difficile farlo per i pianeti di questo sistema solare. Certamente però ipotesi si possono fare. ”
        stessa cosa che pensavo io, ma in un documentario visto di recente si spiegava che, per quanto difficile, con la tecnica che accennavo sopra (ma di cui non so assolutamente nulla di più) diventa in qualche modo un rilevamento strumentale possibile, cmq più semplice rispetto a misurare direttamente il campo magnetico in modo classico (cosa questa assolutamente improbabilme – come sostieni – dato che le forze magnetichee in gioco sono di ordini di misura infinitamente più piccole delle altre forze).
        forse una ricerca su google può aiutare a far maggiore chiarezza, magari appena ho un attimo ci do un occhio.

        “per quel che riguarda i pianeti satelliti dei giganti gassosi forse hanno un problema, almeno per il tipo di vita che conosciamo noi. L’alternanza giorno notte un po’ troppo sballata. Ma certo non si possono escludere a priori forme di vita diversa capaci di adeguarsi a queste condizioni.
        Ne hanno trovato parecchi pianeti extrasolari di grandi dimensioni però sono stati molto zitti sui loro satelliti, eppure almeno quelli del nostro sistema solare ne hanno sempre almeno uno. Sono difficili da osservare e le belle foto che fanno vedere al mondo sono tutte assolutamente riproduzioni.”
        dubito altamente che il ciclo giorno notte possa essere così determinante per lo sviluppo della vita, non ne trovo alcun presupposto (aggiungo tra l’altro, che la maggior parte delle stelle vanno a coppie, il sole in questo senso è un’anomalia).

        al contrario, le condizioni di vita su un satellite che orbita attorno ad un mega pianeta potrebbero essere molto più stabili e meno perturbate rispetto alla vita direttamente su un pianeta più piccolo.
        quello che che mi verrebbe invece da dire, e che mi avvicina implicitamente al tuo pensiero, è che un ecosistema TROPPO stabile potrebbe non avere quei presupposti di variabilità per un’evoluzione di complessità e speciazione organica.
        sono dell’idea che l’eterogeneità e molti degli eventi catastrofici avvenuti sulla terra siano in realtà serviti ad alimentare il ‘fuoco’ dell’evoluzione, a dargli quei scossoni che servivano per far in modo che la vita non si ‘impantanasse’ in forme dominanti troppo stabili e poco propense alla mutazione.
        ricordando che per i primi 2 miliardi di anni la vita sulla terra è stata più o meno sempre identica a sè stessa: stromatoliti a go go, e poco altro. poi è cambiata l’atmosfera gradualmente l’atmosfera riempiendosi di ossigeno, e le varie glaciazioni totali sono andate a rompere certi equiibri che altrimenti potrebbero aver perdurato mantendo la vita in forma procariota semplice.

        “che la stella sia piccola da un lato è bene perché c’è maggiore stabilità della stella che brucia più lentamente. Dall’altro però la zona abitabili si sposta più vicino e la gravità può portare il pianeta ad un moto sincrono con la stella, cioè sempre con la stessa faccia rivolta verso di essa. Quindi la stella piccola va bene ma fino a un certo punto. ”
        qui non ne so abbastanza per controbattere: mi limito a riportare quanto ho sentito/letto, e cioè che le stelle più papabili alla vita sono quelle dalla nana rossa (che sono tra l’altro il 70% di tutte le stelle dell’universo) fino al massimo alle stelle con massa solare.
        mi pareva di capire che il sole era ‘ai limiti’ della possibilità di sopravvivenza evolutiva (forse derivati dal fatto che il sole ha appena un po’ meno massa di quella che serve per scatenare il processo di supernova, e brucia ancora abbastanza lentamente).

        “Però mi chiedo se comunque le distanze tra le stelle della galassia non siano abbastanza elevate da non darsi reciprocamente fastidio il più delle volte. Per esempio in uno scontro tra galassie è probabile che la maggioranza delle stelle sopravviva come prima.”
        il problema posto non è tanto dall’interazione ravvicinata ‘quotidiana’ tra stelle, quanto al fatto che più si va verso il centro della galasia più le stelle tendono ad essere statisticamente tra loro vicine e aumenta drasticamente la probabilità di ricevere gli effetti devastanti di eventuali supernova prossime.
        la vita per evolvere dalle forme più semplici a quelle più complesse ha bisogno di centinaia di milioni di anni di tempo come minimo, e in questo lasso di tempo non deve subire impatti troppo potenti di radiazioni altamente energetiche.
        come è vero forse che per generare mutazioni evolutive la presenza di una certa percentuale di raggi gamma sia auspicabile per spezzare certi equilibri, come accennavo prima, ma sempre all’interno di certi limiti immagino.

        • FlavioTS 20/02/2015 / 19:35

          alla fine i limiti che ci poniamo nella ricerca forse sono anche il punto debole. Niente vieta che su un pianeta la vita possa essersi sviluppata in condizioni completamente diverse. Però in fondo quello che a noi interessa è trovare pianeti simili alla Terra in tutto e per tutto perché ci aiuterebbero a capire più su noi stessi che sugli “extraterrestri”.

          ma in fondo siamo ancora all’inizio con lo studio delle stelle, figuriamoci i pianeti. E poi la fuori ci sono ancora miliardi di galassie che aspettano.

          grazie anche a te per aver aggiunto preziose informazioni 🙂

          • Krammer 20/02/2015 / 20:07

            su questo con me sfondi una porta aperta: in fin dei conti è già di per sè difficile, per non dire impossibile, riuscire a trovare il ‘limite’ tra ciò che è vivo e ciò che non lo è.
            un virus ad esempio è vivo?

            dipende sempre molto dal punto di vista in cui ci si pone, spaziale e temporale: eppure dal punto di vista astratto razionale prettamente sistemistico/deterministico anche un ecosistema composto da materia organica ed inorganica può essere per certi versi considerato come organismo vivo, imho.
            così come non riesco a non osservare l’uomo, così come tutte le forme di vita eucariote complesse, come colonia simbionte di cellule con una loro ‘individualità’, per quanto dipendenti dall’organismo intero.

            infine non escluderei nemmeno a priori che certe forme di vita in qualche modo possano evolversi non su base carbonio ma a partire da altro, ma su base silicio, ad esempio. e l’acqua potrebbe non essere fondamentale come si crede.

            credo che piuttosto la ricerca umana, più che la vita in sè, vada a ricercare altre forme di apparente autocoscienza, vicini interstellari con cui comunicare e scambiarsi informazioni 🙂

            argomenti molto affascinanti, grazie a te per gli spunti!

            • FlavioTS 20/02/2015 / 22:02

              Questo è un ambito più filosofico che scientifico. Però ammettendo che l’universo è pura “informazione, potenziale” la vita che ne fa parte non può che esserlo a sua volta.

              Molecole organiche primitive rappresenta lo stadio più basso di informazione.
              I composti organici in cui vi è un meccanismo di controllo centralizzato di tutte le molecole organiche all’interno di un certo perimetro sono stadi di vita intermedia.
              L’aggregazione di un certo numero di questi composti complessi e centralizzati per una sopravvivenza comune è la vita specializzata, complessa.
              Sto in realtà seguendo lo sviluppo della società umana. I virus fanno parte del primo stadio, quello dei mattoni. Se si desidera considerare “vita” il livello più basso allora i virus sono vivi altrimenti no.

  2. bortocal 21/02/2015 / 0:25

    sulla ricerca della vita nel cosmo ho letto recenetemente un punto di vista molto originale, ma che mi pare azzeccato (ci devo ancora fare un post, magari questo week end ci riesco).

    la ricerca della vita (intelligente) nel cosmo si sta concentrando nel tentativo di scoprire pianeti simili alla Terra.

    ma puo` essere una deformazione antropocentrica.

    mi spiego: molti indizi fanno pensare che la Terra sia al contrario un ambiente abbastanza ostile alla vita e che il nostro sistema planetario solare sia alquanto inospitale

    potrebbe essere che i pianeti piu` favorevoli allo sviluppo della vita debbano essere, invece, alquanto diversi dalla Terra per alcuni aspetti.

    aggiungo io: puo` darsi anche che l’intelligenza si sviluppi proprio e soltanto dove l’ambiente e`difficile e che in pianeti con ambienti molto piu` favorevoli alla vita del nostro, non ci sia neppure bisogno dell’intelligenza….

    • Krammer 21/02/2015 / 18:47

      evolutivamente parlando, di certo l’intelligenza è venuta in aiuto degli essere viventi per far fronte alla eterogeneità ed ai cambiamenti dell’ambiente abitativo (nonchè per competere con altri organismi: ma uesti possono essere ricondotti allo stesso contesto ambientale allargato)

      la complessità organica va di pari passo alla complessità ambientale, mentre al contrario l’omogeneità ambientale non stimola il cambiamento, nè l’evoluzione.
      se pensiamo che analizzando il reale nelle sue caratteristiche più elementari e microscopiche si finisce per farlo dissolvere in un impalpabile nulla probabilistico, diventerebbe ragionevole sostenere che il concetto di omogeneità statica non può essere correlato che alla non esistenza.

      sintetizzando, la vita quale noi la conosciamo risulta promossa proprio dall’eterogeneità e dal cambiamento ambientale.

  3. Krammer 21/02/2015 / 18:32

    @FlavioTS

    “Questo è un ambito più filosofico che scientifico.”
    in realtà sarebbe proprio mia intenzione restare in ambito prettamente scientifico sperimentale 😛
    l’inconsistenza fenomenica della materia è il risultato della nostra scienza più raffinata e completa: sembriamo essere piuttosto fluttuazioni quantistiche all’interno di campi potenziali (almeno) quadridimensionali.

    “Molecole organiche primitive rappresentano lo stadio più basso di informazione.
    [CUT]”
    le molecole organiche rappresentano informazione, e le molecole inorganiche no?
    chimicamente parlando, i composti organici sono appena più complessi di tanti altri composti inorganici e trovo discrezionale attribuire a certi composti l’attributo ‘bio’, di mattoni vitali, e a certi altri no.
    in fin dei conti tutti i viventi sono fatti di carbonio, idrogeno, ossigeno, un po’ di azoto ed una spolvera irrisoria di qualche altro elemento.

    una particolare aggregazione determina le proprietà biologiche emergenti dal punto di vista funzionale, reagendo all’interno di un habitat: ma il composto organico preso ed analizzato di per sè resta innanzitutto un composto chimico.
    sono le relazioni/reazioni complesse che si manifestano nell’interazione ambientale, che lo rendono un aggregato più o meno vivo ai nostri occhi.
    a livello microscopico tali proprietà funzionali ci appaiono codificate nel DNA, l’alfabeto della vita complessa: ossia informazione propagata da un veicolo informativo (materiale, con le premesse fatta all’inizio).

    ti seguo quando suddividi a livello concettuale, per comodità e convenzione, i diversi livelli di complessità aggregativa, però trovo un poco semplicistico categorizzare il tutto in 3 categorie: non vitale, vitale semplice e vitale complesso.
    i confini come accenni anche te non sono chiari, perdono di scientificità e rischiano di diventare, in questo caso sì, una disquisizione meramente filosofica, per non dire sofistica.

    un organismo procariota, un semplice batterio ad esempio, è una forma vitale al tempo stesso semplice e complessa: semplice, se lo consideriamo come mattone degli altri organismi eucarioti più strutturati (i mitocondri animali, così come i cloroplasti vegetali non sono altro che derivazioni di queste forme procariote più semplici, adattatesi a vivere all’interno delle cellule),
    ma un batterio è anche una forma complessa e completa, se la analizziamo come individualità a sè stante, biologicamente viva all’interno di un habitat.
    discorso analogo – in scala crescente – per le cellule eucariote, per quanto tendiamo a vederle come mattoni funzionali all’insieme più che come individualità di per sè vive ed autonome, a loro modo.

    se l’uomo, agli occhi della scienza, si rivela un aggregato di mattoni vivi che interagiscono tra loro (seguendo le regole scritte nel DNA) e con altri composti più o meno organici (sostanze nutritive, oligoelementi, acqua), cosa ci impedisce dal considerare la terra stessa – nel suo complesso ecosistema – come un organismo in fin dei conti vivo, dal momento che si evolve e muta anch’esso secondo processi e meccanismi anche molto delicati e complessi di controllo e feedback?

    solo perchè non siamo capaci di leggerne il ‘DNA’ – i codici informativi di funzionamento, ammessi che siano ‘scritti’ da qualche parte – non significa a mio avviso che sia un corpo morto.
    tenendo sempre a mente che i processi che regolano il nostro pianeta hanno scale operative incommensurabili al nostro senso comune, contestuale alle percezioni spazio-temporali umane.

    insomma voglio dire questo: se consideriamo che ci sia qualcosa di ‘vivo’ a priori, non vedo presupposti per non definire vivo anche un ecosistema coloniale generico in cui interagiscono e convivono individualità organiche – i mattoni della vita, anche molto complessi dal momento che ne fan parte pure l’essere umano – e inorganiche

    il passo successivo, scendendo a scala subatomica, sarebbe quello di cercare un limite alla ‘complessità minima’ che dovrebbe avere un composto per essere considerato biologico. e riallacciandomi a quanto già scritto, vediamo che pare non esistere alcun confine marcato se ci limitiamo a trattare il DNA per quello che è: codice informativo che veicola fisiologicamente processi complessi.

    eppure anche le reazioni chimiche seguono regole funzionali, così come tutti quei processi che fanno interagire gli atomi fino ad arrivare alle evanescenti particelle subatomiche.
    soltanto che su scala atomica il codice informativo non sta scritto in forma materiale, ma l’abbiamo inferito creativamente e sperimentalmente (con buon margine relativo di approssimazione e previsione statistica)

    l’ultima considerazione importante è che tutto ciò che è ‘scientifico’ significa che è stato ottenuto applicandone il relativo metodo, che si compone di teorie logico-razionali (sistemi informativi basati su modelli matematici) verificabili sperimentalmente nei fenomeni fisici osservati strumentalmente.
    sono il primo a ritenere che l’esistente non si risolve nel determinismo razionale, eppure tutto ciò che è scientifico si muove rigorosamente solo all’interno di tale ‘campo da gioco’. l’arte, le passioni, l’immaginazione sono per me aspetti essenziali della vita di un uomo, più importanti della stessa ragione nel quotidiano, ma non si conciliano con la rigorosa, convenzionalmente umana comunicazione scientifica.

    se vogliamo parlare di scienza e non di racconti creativi, ci tocca restare vincolati ai nostri schemi mentali logici, nonchè accettare tutte le conseguenze che scaturiscono dai modelli ritenuti attualmente più validi.
    da questo emerge il ‘mondo’ che ho tentato di descrivere 🙂
    non possiamo parlare scientificamente dell’uomo e della società umana se non consideriamo che l’uomo è al tempo stesso anche mammifero, animale, essere vivente, struttura molecolare-atomica, interazione quantistica.
    in caso contrario entriamo nel campo psicologico soggettivo, altrettanto razionale ma non sperimentabile strumentalmente.

    perdonami la prolissità, sono argomenti che mi ‘accendono’ 😀
    e grazie dell’attenzione!

    • FlavioTS 21/02/2015 / 19:11

      vedo che sei molto appassionato di biologia. Quand’ero piccolo forse avevo anch’io qualche conoscenza in più, quindi se dico qualche fesseria correggimi pure.

      comunque mi avevi chiesto di dirti se i virus erano vivi. Siccome contengono codice simile a quello che genera la vita, li ho catalogati come vita primaria (non vitale). Certo ci sono poi le varie molecole organiche che però di per sé non hanno alcune istinto a replicarsi e sopravvivere. Quindi sono organiche ma non sono vive. Però chiaramente è un modo di analizzare le cose non completo e poco scientifico.

      quindi quello che io considero vita è l’informazione che tende a replicare se stessa ed evolvere per sopravvivere. Le normali reazioni chimiche avvengono perché l’ambiente lo permette.

      se mi chiedi se la Terra nel suo complesso è un organismo ti rispondo di sì. Non per niente le nostre funzioni vitali sono connesse a quelle del pianeta. Sia che si tratti di legami materiali che comportamentali siamo completamente connessi alla Terra. Ad esempio le frequenze delle nostre onde cerebrali sono molto simili ai picchi della risonanza di Schumann.

      scusa se ho tralasciato qualche argomento. E’ perché non mi sento il più adatto a rispondere. Comunque grazie ancora per i commenti sempre molto professionali 🙂

      • Krammer 21/02/2015 / 19:21

        figurati, non intendevo darti torto in ciò che scrivevi ma piuttosto approfondire un argomento che come hai capito mi affascina un sacco, e da qualche anno a questa parte mi sta facendo ‘vedere’ il mondo e la società umana in un ottica più fresca e ottimistica 🙂

      • Krammer 21/02/2015 / 19:26

        “quindi quello che io considero vita è l’informazione che tende a replicare se stessa ed evolvere per sopravvivere.”
        questo lo sottoscrivo in pieno, se ci aggiungiamo che più si sale a livello di complessità e maggiori variazioni-rispetto-all’originale si verificano, scatenando i processi evolutivi 🙂

      • FlavioTS 21/02/2015 / 21:13

        al giorno d’oggi ci vuole coraggio per vedere il mondo in un’ottica ottimistica 🙂

        • Krammer 22/02/2015 / 0:28

          puoi dirlo forte 😀

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