Gli astronomi li chiamano free-floating planets, ma il nome che rende davvero l’idea è pianeti vagabondi: corpi celesti senza una stella di riferimento, lanciati alla deriva nel freddo cosmico più profondo. Per decenni, la comunità scientifica li ha considerati poco più che relitti ghiacciati, posti dove la vita non avrebbe mai avuto la minima possibilità di attecchire. Eppure, un nuovo studio caricato su ArXiv sta ribaltando questa prospettiva in modo piuttosto clamoroso. Secondo i ricercatori, le esolune che orbitano attorno a questi pianeti solitari potrebbero mantenere oceani di acqua liquida per miliardi di anni, protette da atmosfere dense di idrogeno e riscaldate dall’interno grazie al cosiddetto calore mareale.
Nella nostra galassia si stima che esistano miliardi di pianeti vagabondi, nati all’interno di sistemi solari giovani e poi scaraventati fuori da instabilità gravitazionali. Quando vengono espulsi, però, non partono da soli: si portano dietro un corteo di satelliti, una sorta di eredità del sistema originario. E qui le cose si fanno interessanti. Quando una luna orbita attorno a un pianeta massiccio su una traiettoria non perfettamente circolare, viene continuamente deformata dall’attrazione gravitazionale. Questo “tira e molla” genera attrito interno, e l’attrito produce calore. È lo stesso meccanismo che rende Io, una delle lune di Giove, un inferno vulcanico, e che tiene liquido l’oceano sotto la crosta ghiacciata di Europa.
L’idrogeno come coperta termica cosmica
Fino a questo momento, i tentativi di studiare l’abitabilità di queste esolune si erano concentrati su atmosfere ricche di anidride carbonica. L’idea era semplice: una coltre spessa di CO2 avrebbe potuto creare un effetto serra abbastanza potente da trattenere il calore mareale. Il problema è che a temperature così basse la CO2 non resta allo stato gassoso, ma precipita sotto forma di ghiaccio secco, facendo collassare tutta l’atmosfera e mandando a monte qualsiasi effetto isolante.
Il nuovo studio propone una soluzione diversa, e piuttosto elegante: atmosfere dominate da idrogeno molecolare. L’idrogeno è l’elemento più abbondante nell’universo e, a differenza dell’anidride carbonica, resta gassoso anche in condizioni estreme di freddo e pressione. Quando l’atmosfera è molto densa, le molecole di idrogeno si scontrano tra loro con tale frequenza da alterare temporaneamente la propria struttura, riuscendo così ad assorbire la radiazione infrarossa con un’efficienza sorprendente. È un meccanismo chiamato assorbimento indotto dalle collisioni, e funziona come una specie di coperta termica capace di trattenere il calore generato internamente senza rischiare di disintegrarsi.
Le simulazioni dei ricercatori hanno modellato una luna di massa terrestre in orbita attorno a un pianeta vagabondo gassoso con una massa pari a quattro volte quella di Giove. Con pressioni superficiali comprese tra 100 e 1000 bar e un forte flusso di calore mareale, le temperature in superficie superano il punto di congelamento dell’acqua. In alcuni scenari estremi si avvicinano persino al punto di ebollizione.
Un tempo sufficiente per la vita?
Acqua liquida è un buon punto di partenza, ma non basta. Per la vita servono tempi lunghissimi di stabilità ambientale. La Terra ha impiegato centinaia di milioni di anni solo per le prime forme biologiche, e miliardi per arrivare alla complessità attuale. Il riscaldamento mareale, però, non è eterno: le forze gravitazionali tendono progressivamente a rendere l’orbita circolare, riducendo l’attrito e quindi il calore. Eppure, se nel sistema sono presenti altre lune che mantengono l’orbita eccentrica attraverso un fenomeno noto come risonanza orbitale, la finestra di abitabilità si allunga enormemente. Secondo i calcoli degli autori, questi ambienti potrebbero restare stabili e caldi fino a 4,3 miliardi di anni, un intervallo paragonabile all’intera storia del nostro pianeta e superiore alla durata di molti sistemi stellari tradizionali.