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Ci sono momenti, nella storia del pianeta, in cui l’eliosfera potrebbe essersi ritirata al punto da lasciare la Terra scoperta, fuori dalla bolla protettiva generata dal Sole. È lo scenario che emerge da due studi finanziati dalla NASA, che collegano il clima terrestre a due fattori piuttosto lontani dai soliti sospetti: il viaggio del sistema solare attraverso la Via Lattea e la giovinezza violenta della nostra stella. Non si parla di orbite terrestri o di anidride carbonica, insomma, ma di nubi interstellari e di eruzioni solari capaci di riscrivere la chimica dell’atmosfera.
La prima ricerca arriva dal centro SHIELD della NASA, uno dei DRIVE Science Centers, e ha ricostruito al computer il percorso compiuto dall’eliosfera nel corso delle ere. Quella bolla, per intenderci, nasce dal vento solare, il flusso continuo di particelle cariche che il Sole spinge in ogni direzione, e avvolge l’intero sistema planetario un po’ come l’atmosfera avvolge la Terra. In 4,6 miliardi di anni il Sole ha attraversato ambienti galattici molto diversi tra loro, e alcuni di questi passaggi sembrano aver lasciato il segno.
Quando la bolla del Sole si è rimpicciolita
Lo studio, pubblicato il 21 agosto sulla rivista Annual Review of Astronomy and Astrophysics, porta la firma di Merav Opher, principal investigator di SHIELD alla Boston University, insieme ai suoi colleghi. Le simulazioni raccontano di incontri ravvicinati con regioni estremamente fredde, dense di gas e polveri, avvenuti almeno tre volte negli ultimi milioni di anni. Queste nubi fredde interstellari avrebbero premuto sull’eliosfera con una forza tale da comprimerla drasticamente, riducendola in certi momenti a dimensioni inferiori all’orbita terrestre. Tradotto: la Terra si sarebbe trovata temporaneamente fuori dallo scudo solare.
Gli episodi modellati risalgono a circa 2 o 3 milioni di anni fa, poi a 6 o 7 milioni di anni fa, e infine a 13 o 14 milioni di anni fa. Coincidenza interessante, le tracce geologiche raccontano qualcosa di simile: elementi tipicamente associati alla polvere interstellare sono stati ritrovati in carote di sedimenti dei fondali oceanici, nella neve antartica e in campioni lunari riferibili proprio a quei periodi.
Nelle simulazioni, l’esposizione diretta a una densa nube di idrogeno galattico fa salire il vapore acqueo atmosferico e altera le condizioni negli strati alti, con effetti che finiscono per propagarsi fino alla superficie. Da qui l’ipotesi che alcuni passaggi del sistema solare nelle zone più fredde della Via Lattea abbiano contribuito a cambiamenti climatici di lungo periodo, comprese alcune ere glaciali. Tra gli obiettivi di SHIELD c’è la costruzione di un gemello digitale dell’eliosfera, un modello dettagliato per capire come reagisce la bolla quando incontra ostacoli di questo tipo.
Il paradosso del giovane Sole debole
Il secondo studio affronta un rompicapo diverso, guidato da Vladimir Airapetian del Goddard Space Flight Center della NASA, a Greenbelt, nel Maryland. Circa tre miliardi di anni fa il Sole brillava solo al 70% rispetto a oggi, e sulla carta la Terra avrebbe dovuto essere un blocco di ghiaccio. Peccato che l’acqua liquida ci fosse eccome, e da molto prima. È il cosiddetto paradosso del giovane Sole debole.
La pista arriva dalle stelle giovani simili al Sole osservate dal telescopio spaziale Kepler, ormai in pensione: stelle “bambine” molto più irrequiete, capaci di produrre superflare quotidiani che scagliano particelle ad alta energia nello spazio. Airapetian e il suo gruppo hanno ricreato in una camera sigillata un’atmosfera primordiale fatta di azoto molecolare, ammoniaca, anidride carbonica e monossido di carbonio, bombardandola poi con protoni per imitare quel flusso di particelle.
Il risultato, pubblicato su Astrophysical Journal Letters, è la formazione di protossido di azoto, un gas serra circa 300 volte più potente della CO2. Parte di quelle molecole sarebbe stata distrutta dalla radiazione ultravioletta della stella, eppure ne sarebbe servita poca: le simulazioni indicano che con appena il 10% del gas sopravvissuto le temperature all’equatore avrebbero toccato i 5 gradi Celsius, sopra il punto di congelamento. Un pianeta freddo ma non ghiacciato, per giunta favorevole alle reazioni prebiotiche, visto che temperature di poco superiori allo zero risultano più efficaci nell’assemblare lunghe catene di amminoacidi.
