I mondi a palla di neve: perché i pianeti simili alla Terra sono inabitabili

Le forme di vita complesse ci hanno messo miliardi di anni ad evolvere, in parte grazie ai cambiamenti climatici imprevedibili dell'infanzia della Terra. Tra questi c'è almeno una "fase-palla di neve", durante la quale l'intero pianeta si è ghiacciato. Gli astronomi pensano che lo stesso tipo di altalenamento tra climi potrebbe aver impedito la nascita di organismi in molti altri luoghi dell'universo.

Sappiamo già che ci sono probabilmente milioni di miliardi di pianeti potenzialmente abitabili nell'universo, quindi perché non sono più numerosi quelli brulicanti di vita?

In una ricerca condotta presso l'Università di Toronto, l'astrofisica Kristen Menou ha scoperto che le fluttuazioni climatiche selvagge sono probabilmente un fenomeno comune su pianeti potenzialmente abitabili. E c'è di più: pare che la vita sulla Terra non sia nata semplicemente per un colpo di fortuna: le piante vascolari, fondamentali per la stabilizzazione del clima, potrebbero aver avuto un inaspettato ma importante ruolo nello smussare il clima terrestre nel passato. Invece i pianeti simili alla Terra ma che sono un po' troppo lontani dalla loro stella, sono inclini a rimanere bloccati in un loop infelice di fasi glaciali, impedendo così alle piante di riuscire a trovare una speranza di vita.

Tutto ciò ha a che fare con le interazioni tra la radiazione della superficie del pianeta, i tassi di erosione del silicato e a quanto pare, anche la vita stessa.

Nelle ere geologiche il ciclo del silicato-carbonio funge sostanzialmente da termostato che controlla la temperatura del nostro pianeta. Le rocce di silicato assorbono la CO2 dall'atmosfera; finché, a un certo punto, la Terra si ghiaccia. Durante i periodi glaciali la Terra si riscalda molto lentamente man mano che la CO2 nell'atmosfera viene aumentata dall'attività vulcanica. La ricercatrice era interessata a capire cosa controllasse l'efficienza del termostato planetario, e, per estensione, la stabilità climatica di un pianeta.

Per scoprirlo Menou ha realizzato una serie di modelli climatici di ipotetici pianeti simili alla Terra che orbitano attorno a stelle simili al Sole, cambiando due parametri chiave: la distanza tra un pianeta e la sua stella e la sensibilità della pompa di silicato-carbonio nell'atmosfera del pianeta. Un pianeta non sensibile alla CO2 assorbe carbonio dall'atmosfera con un regime costante, non importa quanto carbonio sia presente. Ma quando i tassi di erosione sono sensibili alla CO2, la pompa di silicato aumenta o rallenta la sua attività in dipendenza dalla composizione dell'atmosfera. In sostanza, la pompa diventa più efficiente.

In scenari in cui l'erosione del silicato non era sensibile alle concentrazioni di CO2 nell'atmosfera, i modelli di Menou hanno prodotto due climi stabili; uno a 288 Kelvin, il clima della Terra oggi  e un altro a 229 Kelvin, dove dunque il pianeta era completamente ghiacciato. Più la pompa di silicato-carbonio diventa sensibile alla CO2, più i pianeti rimangono completamente ghiacciati.

E quando un pianeta con una pompa silicato-carbonio super efficiente è troppo lontano dalla sua stella (per dire, un 20 percento in più rispetto alla distanza della Terra dal Sole), tutte le tracce di stabilità climatica vanno a farsi benedire e i cicli continuano a cambiare in modo imprevedibile tra desolate lande ghiacciate e ammassi di fanghiglia.

E le cose sono andate più o meno così anche per la Terra. Cosa è successo sul nostro pianeta che ha permesso ci fosse un clima ideale per la vita? Nessuno lo sa con sicurezza, ma Menou ha elaborato una serie di ipotesi su eventi che potrebbero aver stabilizzato il clima della Terra. Per esempio, uno potrebbe essere il fatto che il Sole è diventato più luminoso durante la vita della Terra, portando il nostro pianeta nella zona temperata che lo ha reso abitabile. Una maggior luce solare ha probabilmente aiutato le piante a crescere sulla Terra circa mezzo miliardo di anni fa.

E dalla nascita delle piante è avvenuto anche un altro cambiamento: l'efficienza della pompa silicato-carbonio è precipitata. Il motivo è che le piante da parte loro pompano molta CO2 nel terreno, portando le concentrazioni di CO2 nel sostrato roccioso (dove avviene la dissoluzione dei silicati) ad aumentare oltre i livelli atmosferici. In sostanza, le piante disgiungono la pompa silicato-carbonio dall'atmosfera.

La diffusione delle piante sulla superficie della Terra potrebbero spiegare perché il nostro pianeta non è diventato un palla di neve in oltre mezzo miliardo di anni. E spiega anche perché sui pianeti anche di poco più lontani dalla loro stella organismi vegetali potrebbero non crescere mai, condannando interi mondi potenzialmente abitabili a un ciclo senza fine di inverni infernali.

Più la scienza scopre aspetti della relazione tra gli organismi e le forme inanimate sulla Terra, più mi convinco che la vita sul nostro pianeta non sia nata per un evento fortuito. La vita, piuttosto, sembra aver terraformato la Terra per se stessa.