giovedì 20 settembre 2012

Alla ricerca della vita su altri mondi: perchè per ospitare la vita un pianeta deve essere tettonicamente attivo


La ricerca di un pianeta adatto alla vita è in corso da tanto tempo. Dopo le prime timide scoperte di giganti gassosi molto vicini alla loro stella del 1992, la strumentazione a terra si è affinata e hanno dato una mano significativa satelliti come l'europeo Herschel e l'americano Keplero (quest'ultimo integralmente dedicato all'esplorazione del cielo in funzione della scoperta di esopianeti). Oggi  riusciamo a scoprire pianeti sempre più lontani dalla propria stella e di massa sempre minore. Ovviamente la cosa che si spera è di trovare un pianeta adatto alla vita, che deve avere un'atmosfera, una temperatura compatibile con la presenza di molecole organiche complesse e acqua liquida. Ma su questo punto molti si dimenticano un particolare: per avere acqua liquida occorre la presenza di calore interno al pianeta. Altrimenti l'acqua non rimarrà in superficie ma scomparirà sotto la superficie.


Tutto il mondo scientifico è convinto – e non potrebbe essere altrimenti – che la cosa fondamentale per lo sviluppo della vita, e non solo sulla Terra, sia la presenza di acqua liquida. La ricerca di pianeti in grado di ospitare la vita infatti si era circoscritta a quella fascia intorno ad una stella in cui eventuali pianeti potrebbero ospitare acqua allo stato liquido. In seguito, grazie alle osservazioni su Giove ed il suo sistema di satelliti effettuate dalla sonda Galileo fra il 1995 e il 2003, si è notato che anche in zona più esterna potrebbe essere possibile la vita su satelliti di grossi pianeti gassosi in cui le perturbazioni gravitazionali provocate dal pianeta inducono movimenti mareali che producendo attrito producono calore: questa è la spiegazione per l'intenso vulcanismo su Io e qualcuno ha ipotizzato che possa esistere  la vita in un oceano liquido sotto i ghiacci di Europa.


Inoltre un pianeta per essere adatto alla vita secondo le ipotesi attuali deve avere una struttura ed una massa simile a quella terrestre.  

La Terra corrisponde a tutte le condizioni necessarie per ospitare la vita in quanto ha una grande abbondanza di acqua sulla sua superficie e ce ne ha anche al suo interno, specialmente nella parte alta della crosta. 
Il problema fondamentale però è che l'acqua è un liquido ed i liquidi hanno il “vizio” di scendere sempre più in giù.

Per questo esistono le falde acquifere: l'acqua dalla superficie entra nei pori dei sedimenti, cioè negli spazi che rimangono fra un grano e l'altro; questo cammino è tanto più facile quanto la grana del sedimento è grossa: le argille, che hanno una grana finissima, sono impermeabili e, al contrario, sedimenti a grana grossa come le ghiaie sono estremamente permeabili.
Inoltre ovunque ci sono delle fratture l'acqua tende a penetrare nel terreno, sia sul fondo marino che sulle terre emerse. Questo fenomeno è massimo lungo le dorsali medio-oceaniche, dove si producono grandi fratture
C'è poi un terzo modo per portare acqua in profondità, in questo caso molto in profondità: nelle zone di scontro fra zolle, una delle due, specialmente se di crosta oceanica, scende nel mantello terrestre, trascinandosi l'acqua che vi si trova dentro. l'aumento della pressione nella zolla che subduce provoca l'espulsione dell'acqua, sia in maniera meccanica per quella libera, sia per cambiamenti nella mineralogia delle rocce, in cui minerali idrati si trasformano in minerali anidri. Ne risulta una migrazione del liquido nel mantello sovrastante, dove questa acqua svolge un ruolo fondamentale nella genesi del magmatismo di arco delle zone orogeniche: la sua presenza abbassa la temperatura di fusione delle rocce, che spesso per questo subiscono una fusione parziale generando magmi "orogenici" come quelli giapponesi, indonesiani e, nel caso italiano, quelli delle isole Eolie. L'acqua accompagna la risalita dei magmi e quindi risale anch'essa verso la superficie: di fatto il vapore acqueo compone la stragrande maggioranza dei gas che escono in atmosfera grazie all'attività vulcanica.
Vediamo il tutto in un disegno tratto da Rupke et al.: Serpentine and the subduction zone water cycle, pubblicato nel 2004 sulla rivista Earth and Planetary Science Letters

Teoricamente, allora, l'interno della Terra dovrebbe essere pieno di acqua e di conseguenza il livello dei mari dovrebbe essere diminuito drasticamente dall'inizio della storia della Terra ad oggi. Invece non è così. 

Perchè? Perchè l'interno della Terra è caldo. Come si vede da questo grafico la Terra ha un forte gradiente termico per cui – detta in maniera semplice e schematica – l'acqua scendendo in profondità a poco a poco si riscalda, fino a quando dalla fase liquida passa alla fase gassosa e quindi tende a risalire nuovamente verso la superficie.

Marte è proprio l'esempio di un corpo freddo in cui la maggior parte dell'acqua superficiale, cessata la fase in cui il pianeta era sufficientemente caldo per farla risalire, è letteralmente “affondata” nella crosta senza poter risalire in superficie. Non è quindi un caso che gli strumenti a bordo di satelliti in orbita intorno al Pianeta rosso abbiano rilevato ingenti quantitativi di acqua all'interno del pianeta. Venere al contrario è troppo caldo, non vi può esistere acqua liquida e per una serie di motivi alcuni ricercatori ipotizzano che proprio la mancanza di acqua liquida sia la causa della bassa attività tettonica di questo pianeta gemello della Terra.

È quindi interessante notare come la presenza di acqua liquida sulla superficie terrestre sia legata alla presenza di calore interno del pianeta. E siccome terremoti e vulcani hanno come loro origine il calore terrestre, si può dire che se non ci fossero vulcani e terremoti non ci sarebbero le condizioni necessarie per la vita. 
Ne consegue una corrispondenza biunivoca molto interessante fra queste due caratteristiche: il momento che scopriremo un esopianeta sulla cui superficie c'è acqua liquida saremmo anche sicuri che sia un pianeta tettonicamente attivo.




7 commenti:

entanglement68 ha detto...

Molto interessante! Grazie, Aldo! :)

Aldo Piombino ha detto...

grazie a te!

Marco Balzarini ha detto...

Molto interessante.
Vorrei però chiederle una precisazione: lei parla di "sonde che hanno rilevato acqua all'interno del pianeta". Io sapevo che, senza strumenti sulla superficie (sismografi), non è possibile "leggere" all'interno di strati e strati di roccia. L'acqua su Marte è stata trovata sotto forma di ghiaccio, magari coperta da uno strato di sabbia, solitamente vicino ai poli. Sbaglio?

Aldo Piombino ha detto...

grazie per la domanda.
Si tratta di un sistema radar che è capace di arrivare in profondità nel pianeta.
un breve riassunto della questione si trova su questo link:
http://www.sciencedaily.com/releases/2008/04/080420114718.htm

Marco Balzarini ha detto...

Facendo una ricerca veloce, ho trovato che lo SHARAD può rilevare acqua entro poche centinaia di piedi di superficie (circa 1 km per il sito della NASA). Non per essere pignolo, ma da come è costruita la frase (e visto che l'articolo parla anche di mantello) sembra che sia stata trovata l'acqua molto più in profondità. Forse è solo una mia impressione. Grazie per l'attenzione.

Aldo Piombino ha detto...

sì, magari "all'interno" potrebbe far pensare a molto molto in profondità. Ovviamente non è stato accertato a profondità superiori a quelle possibili dalla tecnologia attuale

skelfrog ha detto...

Bellissimo post.

[ H20 superficie ] <=> [ Tettonica ]

...

Essendo :
[ H20 superficie ] =>> [ possibilità Vita ]
e, sopratutto :
[ Torio e Uranio del nucleo ] =>> [ Tettonica ]
ne consegue che :
[ Torio e Uranio ] =>> [ possibilità Vita ]
o inversamente :
[ NO Torio e Uranio ] =>> [ NO Vita ]


Per la gioia dei talebani del No-Nuke...
Senza contare poi, alla luce della scandalosa sentenza dell'Aquila, l'implicazione
[ Tettonica ] =>> [ Terremoti ]

...

Su Torio e Tettonica in ambito di Esobiologia, interessanti le considerazioni del Prof. Cayman Unterborn dell'Ohio State University.