Astronomi e astrofisici li chiamano free-floating planets, Ffp, ma a noi inguaribili romantici piace di più pianeti vagabondi: corpi celesti che non orbitano attorno a nessuna stella e vanno alla deriva negli immensi e gelidi spazi intergalattici. Oggetti che gli astrobiologi hanno ritenuto per decenni dei cimiteri cosmici, luoghi troppo freddi, isolati e ostili per ospitare qualsiasi biologia, decisamente in fondo alla lista dei candidati allo sviluppo di forme di vita extraterrestri: d’altronde, la definizione stessa di zona abitabile è stata sempre legata alla distanza di sicurezza da una stella, la cosiddetta Goldilock zone, una porzione di spazio in cui la radiazione stellare non è troppa né troppo poca e permette all’acqua liquida di esistere in superficie. Ma forse è arrivato il momento di rimescolare la classifica: uno studio recentemente caricato su ArXiv, il server che ospita i lavori scientifici prima della pubblicazione ufficiale, suggerisce infatti che i luoghi più solitari dell’Universo potrebbero non essere affatto deserti; al contrario, le esolune che orbitano attorno a questi pianeti vagabondi potrebbero essere “imbottite” da atmosfere speciali e riscaldate all’interno, ed essere in grado di mantenere oceani liquidi per miliardi di anni.Pianeti senza soleSi stima che nella nostra galassia esistano miliardi di pianeti vagabondi, formatisi originariamente all’interno di sistemi solari giovani e poi espulsi violentemente a causa di instabilità gravitazionali durante le fasi di formazione planetaria. Orfane della propria stella, queste rocce giganti vanno alla deriva nel mezzo interstellare, dove la temperatura media è di appena un paio di gradi sopra lo zero assoluto, e dal momento che non c’è niente che fornisca loro calore ed energia, la loro superficie si congela istantaneamente. L’aspetto più interessante è che, durante l’espulsione, questi pianeti portano con sé, come un’“eredità” del sistema originario, un corteo di satelliti, anch’essi naturalmente congelati, almeno all’esterno. All’interno, invece, succede (o può succedere) altro: quando una luna orbita attorno a un pianeta massiccio, specialmente se la sua orbita non è perfettamente circolare, subisce una continua deformazione a causa dell’attrazione gravitazionale del pianeta, che “stira e comprime” la luna come se fosse pasta da pane. Questo processo genera attrito all’interno del satellite, e l’attrito sviluppa calore (è il cosiddetto calore mareale): è esattamente il meccanismo già osservato su Io, una delle lune di Giove, o che mantiene liquido l’oceano sotto la crosta ghiacciata di Europa, altro satellite del gigante gassoso del Sistema solare.Un'"imbottitura" di idrogenoI tentativi precedenti di studiare l’abitabilità di queste esolune, finora, si erano concentrati sull’analisi di atmosfere dominate principalmente da anidride carbonica: l’idea era infatti che una densa coltre di CO2 potesse creare un effetto serra così potente da intrappolare il calore mareale. Tuttavia, questi modelli si sono sempre scontrati con un limite fisico invalicabile: a temperature così basse, e alle pressioni necessarie per intrappolare calore sufficiente, la CO2 smette di esistere allo stato gassoso e “piove” o “nevica” sotto forma di ghiaccio secco, facendo letteralmente collassare l’atmosfera e annullando, di fatto, l’effetto isolante che avrebbe dovuto garantire. Gli autori del nuovo studio, invece, propongono un meccanismo radicalmente diverso, che coinvolge l’idrogeno, l’elemento più abbondante nell’Universo che può essere facilmente “prelevato” dalle esolune giovani attingendo al disco protoplanetario del proprio pianeta durante la formazione. A differenza dell’anidride carbonica, l’idrogeno rimane allo stato gassoso alle condizioni di temperatura e pressione: “Mentre i lavori precedenti – scrivono gli scienziati – si sono concentrati sull’anidride carbonica, noi abbiamo scelto di esaminare atmosfere dominate dall’idrogeno molecolare, che è un ‘gas permanente’ a queste condizioni e che può fornire l’opacità necessaria attraverso un meccanismo di assorbimento indotto dalle collisioni (Cia)”. Si tratta di un meccanismo in qualche modo analogo all’effetto serra da anidride carbonica: quando l’atmosfera è estremamente densa, le molecole di idrogeno si scontrano con tale frequenza e forza da alterare momentaneamente la loro struttura, il che permette loro di assorbire la radiazione infrarossa (il calore) molto più efficacemente di quanto farebbe una molecola di idrogeno isolata. In questo scenario, l’idrogeno diventa quindi una specie di “imbottitura” termica eccezionale, capace di trattenere il calore generato internamente senza il rischio di collassare.Calda mareaPer testare la loro ipotesi, i ricercatori hanno usato strumenti computazionali avanzati, combinando due codici diversi: il trasferimento radiativo, che modella il “movimento” del calore attraverso l’atmosfera, e la chimica dell’equilibrio, per determinare l’esatta composizione dei gas a diverse pressioni e temperature; nello specifico, hanno simulato una luna di massa terrestre attorno a un pianeta vagabondo gassoso con una massa pari a quattro volte quella di Giove. In queste condizioni, le simulazioni hanno mostrato che la combinazione di una spessa atmosfera di idrogeno, con pressioni superficiali comprese tra 100 e 1000 bar, e un forte flusso di calore mareale, può generare temperature superficiali superiori al punto di congelamento dell’acqua. Ossia, in altre parole, permettere l’esistenza di acqua allo stato liquido in superficie. C’è di più: in alcuni scenari estremi, con pressioni ancora più elevate, la temperatura superficiale teorica potrebbe addirittura avvicinarsi al punto di ebollizione dell’acqua. Il satellite, insomma, sarebbe riscaldato non dall’esterno, ma dall’interno, con la creazione di un ambiente in cui un oceano liquido potrebbe esistere direttamente sotto una densa coltre gassosa che lo protegge dal gelo cosmico e dalla radiazione ionizzante interstellare.Se c'è acqua c'è vita?Gli “ingredienti” appena citati, naturalmente, fanno venire l’acquolina in bocca agli astrobiologi. Attenzione, però: perché la vita posa emergere, e soprattutto evolvere in forme complesse, l’ambiente deve rimanere stabile per tempi geologici. La Terra, per esempio, ha impiegato centinaia di milioni di anni per sviluppare le prime forme di vita, e miliardi perché queste arrivassero alla complessità attuale. Sulle esolune vagabonde, il riscaldamento mareale non è eterno: le forze mareali tendono, poco a poco, a rendere l’orbita sempre più circolare, il che riduce l’attrito (perché si indebolisce quel meccanismo di “tira e molla” di cui parlavamo prima) e quindi il calore generato. Tuttavia, i ricercatori hanno calcolato che questo processo può essere molto lento, specie se l’orbita del satellite è mantenuta eccentrica da perturbazioni gravitazionali causate da altre lune nel sistema, un fenomeno chiamato risonanza orbitale, il che potrebbe estendere significativamente la durata delle finestre di abitabilità: “Secondo i nostri calcoli – scrivono ancora gli autori del lavoro – l’abitabilità può mantenersi per intervalli di tempo molto significativi, anche fino a 4,3 miliardi di anni”, il che corrisponde più o meno all’età della nostra Terra. In altre parole, queste esolune potrebbero ospitare ambienti stabili e caldi per un tempo sufficiente a supportare un’intera storia evolutiva, superando in longevità molti sistemi planetari che orbitano intorno a stelle che invecchiano e muoiono. Niente male per dei vagabondi.