verso la zona in-abitabile, astronomicamente parlando – 170

la zona in-abitabile, o peggio quella detta abitabile, di cui parlo in questo post è quella definita astronomicamente; chi si aspetta qualche considerazione incazzata sull’abitabilità politica del pianeta (molto scarsa) può smettere di proseguire (magari mettendo un like al post che non ha letto, come si usa da altre parti).

prometto tuttavia che il post è molto meno astratto di quanto appare all’inizio, e che nella conclusione si vedrà bene dove va a parare: un campo di sconcertante attualità, a sorpresa, forse.

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il concetto di abitabilità astronomica è relativamente recente ed è legato alla ricerca di pianeti compatibili con la vita – ma anche all’idea a mio parere sbagliata che la vita planetaria debba necessariamente svilupparsi sulla superficie dei pianeti, come sulla Terra – nuova forma del pregiudizio geocentrico, dopo la fine del sistema tolemaico; e invece proprio la superficie planetaria è il luogo più inadatto allo sviluppo della vita, esposto come è normalmente a radiazioni e fortissimi sbalzi termici (sulla Terra bloccati dalla magnetosfera e dall’atmosfera, ma la cosa è alquanto fuori dal comune).

molto più ovvio è pensare che invece la vita si sviluppi molto meglio all’interno dei pianeti, dove questi fattori negativi perdono di importanza, e ancor meglio in oceani d’acqua protetti da spessi strati di ghiaccio.

sempre volendo continuare a pensare che la vita sia poi legata all’acqua e non che questa sia soltanto una forma di vita che conosciamo e che consideriamo esclusiva; ma anche questo potrebbe essere un pregiudizio geocentrico…

già; ma che cos’è poi la vita? sappiamo davvero definirla?

e qui mi fermo, per questa domanda epocale.

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torniamo dunque all’idea che attorno ad ogni stella esista una zona, astronomicamente parlando, dove la vita di tipo terrestre possa svilupparsi, a partire cioè dall’acqua liquida, ma sulla superficie del pianeta.

si calcola dunque una fascia di distanza dalla stella dove le temperature medie da essa prodotte sulla superficie dei pianeti che la circondano siano comprese tra 0 e 100 gradi.

in realtà la temperatura della superficie planetaria dipende da molti altri fattori, come pressione atmosferica e dunque anche massa del pianeta, ad esempio, e non soltanto dalla quantità di irradiazione solare: l’esempio più clamoroso è quello di Venere e della Terra, i due pianeti quasi gemelli del nostro sistema solare: Venere, ad una distanza dal Sole che è soltanto di un terzo inferiore di quella terrestre, ha temperature di più di 400 gradi; e un secondo esempio è quello di Marte, che è oggi nella fascia di abitabilità, teoricamente parlando, e tuttavia non esiste acqua liquida sulla sua superficie.

naturalmente dipende anche dalla tipologia della stella attorno alla quale ruota ciascun sistema planetario, alla sua temperatura e anche alla sua massa, che è in relazione indiretta anche con la temperatura.

dunque il concetto di fascia di abitabilità circoscrive solamente un campo teorico astratto, occorre poi andare a vedere caso per caso quali altri fattori interferiscono in un senso o nell’altro.

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ma la variabile fondamentale che mette in discussione il concetto di abitabilità come viene comunemente adoperato è la variabile tempo: noi umani abbiano l’irresistibile tendenza, per il semplicismo operativo del nostro cervello, a considerare il tempo una sorta di variabile esterna che va a sovrapporsi ad una realtà materiale fissa, come se le fosse esterna (è questa la base del parmineidismo filosofico): l’idea di uno spazio-tempo variabile e per giunta anche probabilistico è troppo complessa perché la nostra mente possa gestirla nella sua operatività quotidiana, tanto è vero che persino Einstein che per primo la introdusse, poi ne rifiutò tutte le implicazioni filosofiche e rimase ancorato ad una visione paleo-materialista dell’universo (assieme a Lenin, ovviamente, e alla sua religione del materialismo dialettico, che tanto dialettico poi non era).

e dunque, eccoci invece alle prese con un’idea di una fascia di abitabilità che varia nel tempo, si modifica, si sposta: in relazione a che cosa? ma è ovvio, prima di tutto all’evoluzione della stella attorno a cui viene pensata.

già, perché le stelle una volta dette fisse perché pensate incastonate in una favolosa sfera di cristallo trasparente attorno alla Terra, fisse non sono per nulla; e non solo nel senso che si muovono nello spazio, ma anche nel senso che si trasformano nello spazio tempo; tanto è vero che alcune delle diverse tipologie di stelle che noi abbiamo creato (stella gialla, stella bianca, gigante rossa, nana marrone, stella azzurra) indicano a volte stadi diversi della vita della stessa stella.

e via via che una stella si trasforma, cambia profondamente anche la fascia di abitabilità attorno a lei: quando il Sole, fra qualche miliardo di anni, diventerà una gigante rossa larga fino all’orbita della Terra circa, avrà ancora senso dire che qualche miliardo di anno prima la Terra era nella fascia di abitabilità?

da questo punto di vista la Terra non è particolarmente fortunata, ruotando attorno ad una stella gialla: le zone abitabili possono rimanere stabili per molto più tempo attorno a stelle di piccola massa, e nel caso delle nane rosse, la zona abitabile può rimanere stabile per svariati miliardi di anni.

ma gli astronomi che tanto si arrabattano alla ricerca di quale sia la fascia di abitabilità di ciascun nuovo sistema planetario extrasolare si rendono conto che stanno cercando quella che era la fascia al momento in cui osservano la stella, ad esempio, se si tratta di una stella a duecento anni luce, quella era la fascia di abitabilità di 200 anni fa?

risposta (sempre presa da wikipedia): sì: infatti abbiamo la “zona abitabile conservativa”, cioè “quella fascia più ristretta entro la quale un pianeta rimane abitabile durante la maggior parte vita della stella nella sequenza principale”, e la zona abitabile ottimistica, dove un pianeta può trovarsi solo per un determinato periodo della vita della stella, non sufficientemente lungo perché possano svilupparsi forme di vita complessa.

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veniamo dunque alla foto che mi ha ispirato questo post, dall’ultimo numero delle Scienze e descrive la fascia di abitabilità del sistema solare oggi, ma lo confronta anche con quello di un miliardo di anni fa.

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che cosa ci dice questa foto ad osservarla bene (meglio se sull’originale, un poco più chiaro)?

che Marte un miliardo di anni fa non era compresa nella fascia di abitabilità, ma ci è entrata da circa 200 milioni di anni; che Venere è uscita dalla fascia di abitabilità da circa altrettanto; e soprattutto che la Terra, che un miliardo di anni fa era solidamente nella fascia di abitabilità, oggi è già ai suoi bordi e manca forse altrettanto perché ne esca…

questo dipende dal fatto che il Sole, come ogni altra stella come lui, nel corso della sua vita astronomica si va progressivamente facendo più luminoso e dunque produce temperature sempre più alte nei pianeti che gli sono vicini.

e qui credo che cominciate a percepire dove sto andando a parare.

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dice wikipedia, nella voce relativa:
Il Sole nel corso del tempo ha aumentato la sua luminosità rispetto ai primi tempi della sua vita, di conseguenza la zona abitabile ha esteso i suoi confini.

è sbagliato: non li ha tanto estesi, quanto spostati e verso l’esterno del sistema solare.

per dirla meglio ancora, ha via innalzato, o tanto o poco a seconda delle distanze, le temperature prodotte dall’irradiamento solare in tutti i corpi che ruotano attorno alla stella centrale: un miliardo di anni fa l’irraggiamento solare era circa il 92% di quello attuale.

recentemente aumenti consistenti di temperature si sono potuti vedere, perfino in tempi brevissimi, a quanto pare, anche su Giove o Saturno (pur se questi dati sono contestati da qualcuno).

in ogni caso un graduale aumento è certo, che sia poi già stato misurato oppure no.

ma poi, quanto graduale? siamo sicuri degli effetti medi sul lungo periodo, ma non abbiamo alcuna certezza che il processo avvenga in maniera graduale e lineare e non attraverso sbalzi, ritorni all’indietro, variazioni improvvise; anzi, tutto quello che sappiamo della natura, ci suggerisce che la procedura di dettaglio sia questa.

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ed ora metto i piedi nel piatto: stiamo misurando l’attività solare attraverso l’andamento delle macchie solari, ultimamente in forte calo, con ipotesi di prossima tendenza alla diminuzione delle temperature prodotte dal Sole (ma non di quelle effettivamente misurate sulla Terra, per via dell’effetto serra): ma qualcuno sta misurando in qualche modo le variazioni dell’irradiazione solare?

qui confesso la mia ignoranza di base, ma cercando di informarmi in internet, scopro che negli studi sull’irradiazione solare ci si riferisce alla quantità di radiazione solare che raggiunge il suolo terrestre e non a quella che invece parte da Sole.

così si misura un forte aumento, negli ultimi trent’anni, di questa radiazione che riceviamo, e che viene interpretata, per paradosso, attribuendone una delle cause proprio alla lotta all’inquinamento (concetto diverso dai gas serra): proprio perché ci sono meno polveri e normali sostanze inquinanti nell’aria, l’atmosfera più pulita filtra meno i raggi solari e aiuta l’aumento delle temperature…

e se fosse anche il Sole, invece, che irraggia di più, come del resto è previsto che debba fare?

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ma torniamo al calcolo della zona abitabile del sistema solare.

ne esistono due modelli principali, che usano il concetto di unità astronomica, col quale si intende la distanza media della Terra dal Sole.

il primo è quello di Kasting: secondo lui la zona abitabile conservativa del Sole va da 0,95 a 1,37 UA, con un più “prudente” limite esterno a 1,15 UA, considerando l’età di 4,6 miliardi di anni del Sole e della sua minor luminosità nei primi miliardi di vita.

ma lo studio di Kasting è stato rivisto da Kopparapu e altri nel 2013.

il risultato di questa revisione è assolutamente drammatico, anzi tragici: secondo i suoi calcoli i limiti attuali della fascia abitabile del sistema vanno solare vanno da 0,99 a 1,68 Unità Astronomiche dal Sole.

siamo cioè arrivati a 1 milione e mezzo di km dal confine della fascia abitabile.

è solo due volte il diametro del Sole, 200 volte il diametro della Terra!

la catastrofe è dietro la porta di casa, duecento Terre più in là.

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che cosa significa questo risulta più chiaro da quest’altra immagine della NASA:

fascia-di-abitabilità

qui si esaminano le posizioni delle zone di abitabilità mettendole in relazione alla temperatura della stella attorno a cui ruotano i vari pianeti: sono nella colonna a sinistra.

la temperatura del Sole è di poco meno di 5.800 gradi, e tende a salire.

come si vede, la Terra si trova attualmente sulla linea azzurra che indica l’effetto serra umido, ma a pochissima distanza dalla linea gialla che indica l’effetto serra fuori controllo; basta che il flusso solare effettivo aumenti anche di poco sopra il valore 1 al quale ora è convenzionalmente calcolato perché la Terra venga a trovarsi nella situazione che genera l’effetto serra fuori controllo.

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siamo in questa situazione?

penso proprio di sì, e questo ci permette anche di superare un eccesso di antropocentrismo nel valutare (spesso moralisticamente>) il riscaldamento globale: l’attività umana è un effetto del fenomeno più che una causa.

è il riscaldamento globale prodotto dal nostro scivolamento ai bordi più caldi della fascia astronomica di abitabilità che ha prodotto l’eccesso di vita e l’esplosione tecnologica che ora, in un efficacissimo effetto di feedback, accelera a sua volta la nostra rapida uscita dalla scena della vivibilità climatica.

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naturalmente queste sono le considerazioni improvvisate di un ignorante: non prendetele sul serio; gli scienziati seri vi diranno che abbiamo ancora milioni anni davanti prima della catastrofe, dal punto di vista astronomico, e che bastiamo noi, con la nostra corsa ai consumi illimitati, a distruggerci molto prima.

certamente ciascuno di noi ha il  bisogno vitale di distogliere lo sguardo da una catastrofe imminente, soprattutto quando non possiamo farci niente.

guardarci dentro troppo da vicino, come ho cercato di fare qui, è davvero di pessimo gusto.


2 risposte a "verso la zona in-abitabile, astronomicamente parlando – 170"

  1. Alcune osservazioni.
    La fascia di abitabilità è una semplificazione utile alla ricerca e alla speculazione. Non è una legge di natura come le leggi della fisica.. Questo significa che non si esclude affatto che possa esistere la vita al di fuori di detta fascia se sono validate le condizioni di temperatura pressione e flussi energetici. Come sai anche all’interno di alcuni satelliti dei pianeti gassosi giagnti come Giove e Saturno si sospettano condizioni teoricamente compatibili con la vita come riusciamo ad immaginarla. Mi sembra che Europa abbia appunto uno strato acqueo liquido al di sotto della sua crosta.
    Misurazione della radiazione solare. E’ ovvio che le misure venagno fatte al di fuori dell’atmosfera terrestre e comunque corrette in funzione di questa. Esiste da anni Soho, una sonda in un punto Lagrangiano (cioè ferma fra il sole e la terra) che non fa altro che misurare e osservare il sole 24h/24. I dati di Soho sono riversati in diretta su internet qui: https://sohowww.nascom.nasa.gov/
    Come dici, il sole fa i suoi capricci e questo è innegabile, ma della salute della terra siamo responsabili noi al 90% (senza fonte = mia opinione).

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    1. grazie mille del link, proverò a vedere se ci capisco qualcosa, io purtroppo ho fatto il classico e in un periodo in cui le nozioni scientifiche al suo interno erano solo una semplice spolverata, né si studiavano lingue straniere oltre la seconda classe, e perdipiù la mia non era l’inglese, dove sono autodidatta.

      direi che neppure le leggi della fisica sono “leggi di natura”: tutte sono alla fine astrazioni della mente umana che cerca la regolarità dei fenomeni e spesso la trova in misura più o meno stringente.

      condivido la conclusione, ma non dimenticherei mai che noi esseri umani siamo parte della natura e da essa condizionati a nostra volta: ma siamo sicuramente d’accordo anche su questo. 🙂

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