L’età di un pianeta potrebbe non bastare per produrre vita complessa. Secondo un nuovo modello, a contare sarebbe anche la quantità totale di energia accumulata attraverso la fotosintesi. Molti mondi vicini potrebbero essere più vecchi della Terra ma ancora dominati da forme di vita microbiche
Se esistono civiltà extraterrestri molto più avanzate della nostra, quanto è probabile che una di esse si trovi nelle immediate vicinanze cosmiche della Terra? Un nuovo studio suggerisce una risposta rassicurante: potrebbe essere meno probabile di quanto spesso immaginiamo.
La ricerca, guidata da Christopher E. Doughty della Northern Arizona University e pubblicata sull’International Journal of Astrobiology, propone infatti un modo diverso di valutare il possibile grado di evoluzione della vita sugli esopianeti.
L’idea di partenza è semplice: non basta che un pianeta sia molto vecchio perché la vita abbia necessariamente avuto più tempo per diventare complessa e intelligente. Anche la quantità di energia disponibile per sostenere gli ecosistemi potrebbe avere un ruolo decisivo.
Il tempo da solo potrebbe non bastare
Quando si ragiona sulla possibilità di civiltà extraterrestri, uno degli argomenti più intuitivi è quello dell’età. Il Sistema solare ha circa 4,6 miliardi di anni, mentre nella Via Lattea esistono stelle e sistemi planetari molto più antichi. Se la vita fosse comparsa su alcuni di quei mondi miliardi di anni prima che sulla Terra, si potrebbe immaginare che abbia avuto tutto il tempo necessario per raggiungere livelli tecnologici enormemente superiori ai nostri.
Il nuovo studio mette però in discussione questa semplice equivalenza tra tempo trascorso ed evoluzione raggiunta.
Secondo Doughty e colleghi, l’evoluzione della vita complessa potrebbe dipendere anche dalla quantità complessiva di energia che gli organismi fotosintetici sono riusciti a catturare nel corso della storia di un pianeta.
Sulla Terra, gli ambienti caldi, umidi e ricchi di luce tendono generalmente a sostenere una maggiore produttività biologica rispetto alle regioni fredde o aride. Gli autori ipotizzano quindi che la produttività fotosintetica accumulata possa essere collegata, almeno indirettamente, alle opportunità disponibili per l’evoluzione di ecosistemi complessi.
Il ruolo del carbonio
Per trasformare questa idea in qualcosa di misurabile, i ricercatori hanno utilizzato la quantità di carbonio fissato dalla fotosintesi.
Durante la fotosintesi, gli organismi utilizzano l’energia della luce per trasformare l’anidride carbonica in materia organica. Calcolare quanto carbonio sia stato complessivamente incorporato dalla biosfera nel corso di miliardi di anni fornisce quindi una stima della quantità di energia biologica entrata negli ecosistemi.
Gli autori hanno confrontato la storia terrestre con quella teoricamente possibile su 29 esopianeti vicini considerati potenzialmente compatibili con la presenza di acqua liquida.
Per farlo hanno utilizzato simulazioni climatiche in grado di stimare parametri fondamentali come temperatura superficiale, precipitazioni e quantità di radiazione stellare disponibile. Sono proprio questi fattori a determinare quanto efficacemente eventuali organismi fotosintetici potrebbero crescere.
Il caso di TRAPPIST-1e
Uno dei mondi più interessanti analizzati nello studio è TRAPPIST-1e, situato a circa 40 anni luce dalla Terra. Il pianeta orbita attorno a una nana rossa, una categoria di stelle molto più debole del Sole ma estremamente comune nella nostra galassia. TRAPPIST-1e è inoltre considerevolmente più antico della Terra.
A prima vista, potrebbe quindi sembrare un luogo nel quale un’eventuale vita avrebbe avuto diversi miliardi di anni in più per evolversi. Ma il nuovo modello racconta una storia differente.
Secondo i calcoli dei ricercatori, nel corso della sua storia TRAPPIST-1e avrebbe potuto fissare soltanto circa il 21% del carbonio complessivamente fissato sulla Terra, nonostante la maggiore età del sistema. Il motivo è legato alle caratteristiche della sua stella e del pianeta.
Le nane rosse emettono meno luce visibile rispetto al Sole e molti pianeti sufficientemente vicini da trovarsi nella zona abitabile potrebbero essere bloccati marealmente, mostrando sempre la stessa faccia alla propria stella. Una parte della superficie sarebbe quindi permanentemente illuminata e l’altra costantemente al buio, riducendo potenzialmente l’area disponibile per una fotosintesi simile a quella terrestre.
Un pianeta vecchio, ma biologicamente “giovane”
È qui che emerge la conseguenza più interessante dello studio. Se il rapporto tra produttività fotosintetica ed evoluzione complessa ipotizzato dagli autori fosse corretto, TRAPPIST-1e potrebbe essere cronologicamente molto più antico della Terra ma trovarsi, dal punto di vista biologico, molto più indietro.
Gli autori arrivano a suggerire che un eventuale ecosistema del pianeta potrebbe trovarsi ancora a uno stadio dominato da microorganismi. Si tratta però di una stima teorica, non di un’osservazione della vita su TRAPPIST-1e. Non sappiamo nemmeno se il pianeta ospiti effettivamente organismi.
Atmosfera, composizione chimica, disponibilità d’acqua e molte altre caratteristiche ancora sconosciute potrebbero modificare profondamente il risultato. Gli stessi ricercatori sottolineano che future osservazioni, per esempio con il James Webb Space Telescope, potranno fornire informazioni migliori sulle atmosfere di questi mondi.
Due mondi potrebbero essere “più avanti”
Tra i 29 pianeti considerati, soltanto due risultano nel modello potenzialmente capaci di avere accumulato condizioni favorevoli a un’evoluzione biologica più avanzata di quella terrestre: GJ 1061c e K2-3d.
Entrambi presentano una combinazione di caratteristiche – dimensioni, temperatura, luminosità ricevuta ed età – che potrebbe permettere loro di superare la quantità complessiva di carbonio fissato sulla Terra. Altri tre mondi potrebbero invece trovarsi, sempre secondo questa ricostruzione teorica, a uno stadio approssimativamente paragonabile alle ere terrestri dominate dai dinosauri.
Ma anche in questo caso non significa che su quei pianeti esistano realmente animali, dinosauri o civiltà. Si tratta esclusivamente di un modo per confrontare potenziali tempi evolutivi sulla base della produttività biologica.
Una possibile risposta al paradosso di Fermi?
Lo studio tocca inevitabilmente uno dei grandi interrogativi dell’astrobiologia: il paradosso di Fermi.
Se nell’universo esistono miliardi di pianeti e molte stelle sono molto più antiche del Sole, perché non vediamo ancora tracce evidenti di civiltà tecnologiche extraterrestri? Il modello proposto da Doughty e colleghi offre una possibile – e ancora molto speculativa – parte della risposta.
Molti pianeti potrebbero essere antichi senza essere necessariamente biologicamente avanzati. Un mondo con poca luce, temperature sfavorevoli o scarsità di acqua potrebbe sviluppare la vita molto lentamente anche disponendo di diversi miliardi di anni in più rispetto alla Terra.
L’orologio dell’evoluzione, in altre parole, potrebbe non essere scandito soltanto dal tempo, ma dall’energia disponibile per la biosfera.
Più “Dune” che “Avatar”
Gli autori hanno inoltre osservato una curiosa caratteristica dei pianeti che, nei loro modelli, potrebbero raggiungere una produttività biologica superiore a quella terrestre. In molti casi il fattore limitante sarebbe la disponibilità di acqua e le precipitazioni.
Eventuali ecosistemi complessi potrebbero quindi svilupparsi in ambienti relativamente aridi, più simili a savane o regioni temperate secche che a lussureggianti foreste tropicali. Doughty ha sintetizzato provocatoriamente il risultato affermando che gli ambienti capaci di plasmare eventuali forme di vita avanzata potrebbero assomigliare più al mondo desertico di “Dune” che a quello rigoglioso di “Avatar”.
La conclusione più importante, tuttavia, è un’altra. Lo studio non dimostra che civiltà extraterrestri avanzate non esistano, né può escludere che possano trovarsi relativamente vicino a noi.
Propone piuttosto un nuovo parametro da aggiungere alla ricerca: quando cerchiamo mondi potenzialmente abitati, l’età del pianeta potrebbe essere molto meno importante di quanto sembri se non consideriamo anche la quantità di energia che la sua biosfera avrebbe potuto utilizzare nel corso della propria storia.
E questo potrebbe significare che molti dei nostri vicini cosmici, anche quelli più antichi della Terra, siano ancora popolati – ammesso che siano popolati – da forme di vita estremamente semplici.
Stefano Camilloni
