DI ANDREA RAPELLI
Oggi vogliamo iniziare un lungo viaggio. Un viaggio che ci porterà lontano da casa, permettendoci di scoprire luoghi quasi inesplorati, ancora avvolti da un alone di mistero. Alcuni di questi saranno incandescenti, altri bui e glaciali. La nostra missione: cercare la vita. Non necessariamente la vita che conosciamo sulla Terra. Cerchiamo soprattutto gli ingredienti e le condizioni che potrebbero permettere alla vita di nascere, sopravvivere o conservarsi nel corso di miliardi di anni. Concediamoci dunque una breve parentesi fantascientifica e immaginiamo di salire a bordo di una navicella spaziale. Accendiamo i motori e spingiamoci oltre l’atmosfera terrestre. Ci lasciamo alle spalle il nostro amato pianeta, ancora visibile attraverso il grande oblò posteriore come una piccola sfera azzurra. Davanti a noi, invece, si staglia una visione siderale, dove ogni luce è traccia di un lontano passato. Stiamo entrando nella regione più interna del Sistema Solare, là dove il Sole domina ogni cosa.
Armati di occhiali da sole e crema protettiva, aumentiamo la velocità per avvicinarci alla nostra stella. Il Sole cresce davanti a noi. Prima è soltanto un punto luminoso, poi diventa una sfera gigantesca. Una luce accecante invade la cabina della navicella e dobbiamo abbassare gli oscuranti. Il Sole ha un diametro di circa 1,39 milioni di chilometri, quasi 109 volte più largo di quello della Terra, e la sua massa equivale a circa 333.000 volte quella terrestre. Ma il confronto diventa ancora più impressionante quando consideriamo il volume: nel Sole potrebbero entrare circa 1,3 milioni di Terre. La nostra navicella, al confronto, è un granello di polvere. Ci troviamo davanti al vero motore del Sistema Solare: la sua immensa massa, che rappresenta circa il 99,86% della massa complessiva del Sistema, esercita la forza gravitazionale che mantiene pianeti, asteroidi e comete legati alla nostra stella. È questa gravità a governare le orbite degli astri e a determinare, insieme alle velocità con cui si muovono, le traiettorie che percorrono nello spazio.
Ma il Sole non interagisce con i suoi compagni soltanto attraverso la gravità. Dalla sua superficie si sprigiona continuamente il vento solare, un flusso di particelle cariche che attraversa lo spazio interplanetario e trasporta con sé una parte del campo magnetico della stella. Questo flusso crea una vasta regione, chiamata eliosfera, che avvolge il Sistema Solare e interagisce con il mezzo interstellare. Quando il vento solare incontra i campi magnetici dei pianeti, può provocare fenomeni spettacolari, come le aurore, ma può anche contribuire a erodere le atmosfere dei mondi privi di una protezione adeguata. Le eruzioni solari e le espulsioni di massa coronale, inoltre, possono scatenare tempeste geomagnetiche e influenzare satelliti, comunicazioni e reti elettriche sulla Terra. Infine abbiamo la luce solare, che svolge un ruolo altrettanto fondamentale. È la principale fonte di energia per il nostro pianeta: alimenta la fotosintesi, guida il ciclo dell’acqua, contribuisce a determinare il clima e regola molti dei processi che rendono possibile la vita terrestre. Per questo motivo e per la sua maestosità è stato, nei secoli, associato a varie divinità. Il suo nome deriva dal latino “Sol”, termine con cui gli antichi Romani indicavano la nostra stella, associandola alla divinità solare Sol, ma la sua origine linguistica è ancora più antica e risale alle lingue indoeuropee.
Mentre teniamo i propulsori della navicella accesi, per evitare di finire carbonizzati, immaginiamo di poter osservare la nostra stella dall’interno. Il Sole non è uniforme. È organizzato in diversi strati, e ognuno svolge un ruolo fondamentale.
Il nucleo
Al centro troviamo il nucleo, che si estende per circa un quarto del raggio solare. È qui che avviene il fenomeno che mantiene accesa la nostra stella: la fusione nucleare. A temperature di circa 15 milioni di gradi, i nuclei di idrogeno vengono costretti a unirsi attraverso una serie di reazioni che producono elio. Una piccolissima parte della massa coinvolta viene convertita in energia, secondo il celebre principio espresso dalla formula E = mc². È questa energia, prodotta nel cuore del Sole, che alla fine raggiunge lo spazio sotto forma di luce e altre radiazioni. E, dopo un viaggio di circa 150 milioni di chilometri, una piccola parte di quella energia arriva fino a noi.
La zona radiativa
All’esterno del nucleo troviamo la zona radiativa. Qui l’energia prodotta nel cuore della stella viene trasportata principalmente attraverso l’interazione della radiazione con il plasma. È un processo estremamente lento. Un fotone prodotto nel nucleo non viaggia semplicemente in linea retta verso la superficie: viene continuamente assorbito e riemesso, deviato e diffuso.
La zona convettiva
Più all’esterno troviamo la zona convettiva. Qui il materiale è meno denso e l’energia viene trasportata soprattutto attraverso movimenti del plasma. Il materiale caldo sale. Quello che si è raffreddato scende. Questi movimenti contribuiscono alla complessa attività magnetica della nostra stella.
La fotosfera
La fotosfera è lo strato dal quale proviene gran parte della luce visibile che riceviamo. La sua temperatura è di circa 5.500 °C. Anche questo non è un terreno solido. La fotosfera è ancora plasma. Non potremmo atterrare: la nostra navicella verrebbe semplicemente distrutta.
Cromosfera e corona
Sopra la fotosfera si trovano altri strati dell’atmosfera solare: la cromosfera e, ancora più esternamente, la corona. La corona può raggiungere temperature di milioni di gradi, quindi molto superiori a quelle della fotosfera sottostante.
Non stiamo, dunque, osservando solo una gigantesca sfera incandescente. Stiamo guardando un sistema estremamente complesso, nel quale materia, energia e campi magnetici si muovono costantemente.
La nostra ricerca della vita parte malissimo: non abbiamo una superficie abitabile, non abbiamo acqua liquida, non abbiamo condizioni termiche compatibili con la biochimica terrestre, e abbiamo un’enorme quantità di radiazione. Ma c’è un’importante riflessione da fare: se il Sole non è un luogo dove cercare la vita, è però il motivo per cui, almeno sulla Terra, la vita può esistere. La sua energia alimenta la fotosintesi, il clima, il ciclo dell’acqua e praticamente tutti i grandi sistemi biologici che conosciamo. Questo ci insegna che un corpo celeste può essere indispensabile alla vita senza essere abitabile.
Spingiamoci indietro nel tempo. Il Sole si è formato circa 4,6 miliardi di anni fa, quando una vasta nube di gas e polveri, composta soprattutto da idrogeno ed elio, ha iniziato a collassare sotto l’effetto della propria gravità. La materia si è concentrata al centro, formando una protostella sempre più calda e densa, mentre il materiale circostante si disponeva in un disco da cui sarebbero nati i pianeti. Quando la temperatura e la pressione nel nucleo sono diventate sufficientemente elevate, è iniziata la fusione nucleare dell’idrogeno in elio, liberando enormi quantità di energia. Proviamo adesso a volgere uno sguardo al futuro. Oggi il Sole è una gigantesca sfera di plasma, classificata come nana gialla, e ha circa 4,6 miliardi di anni. Fra circa 5 miliardi di anni, quando l’idrogeno del nucleo sarà quasi esaurito, il suo equilibrio cambierà radicalmente. Il nucleo comincerà a contrarsi e a riscaldarsi, mentre gli strati esterni della stella si espanderanno enormemente. Il nostro Sole diventerà allora una gigante rossa. Il suo volume aumenterà di centinaia di volte e la sua superficie si raffredderà, assumendo una tonalità più rossastra. Ma il fatto che la superficie sia più fredda non significa che l’ambiente circostante diventerà più ospitale: la stella sarà enormemente più luminosa e la sua espansione sconvolgerà completamente il Sistema Solare interno. Il Sistema Solare esterno, al contrario, non sarà mai stato tanto ricco di luce. Dopo la fase di gigante rossa, il Sole espellerà gran parte dei suoi strati esterni nello spazio, formando una nebulosa planetaria. Al centro rimarrà il nucleo, ormai privo delle reazioni di fusione dell’idrogeno: una nana bianca, grande all’incirca quanto la Terra, ma contenente una massa paragonabile a quella del Sole attuale, una bassissima luminosità e un’enorme gravità superficiale. Il Sistema Solare continuerà comunque a esistere, ma sarà un luogo molto diverso, incapace di ospitare la vita. Da quel momento, il Sole non sarà più una stella stabile e si raffredderà lentamente sino a diventare una nana nera, incapace di emettere luce o calore.
Verdetto
È giunto il momento di tirare le somme, prima di scioglierci dal caldo:
Acqua: l’atmosfera solare contiene idrogeno e ossigeno, gli elementi che compongono l’acqua (H2O). In alcune regioni relativamente più fredde, come le macchie solari, possono formarsi molecole d’acqua, ma le temperature estreme impediscono all’acqua di esistere in forma stabile.
Carbonio e sostanze volatili: il Sole contiene carbonio, azoto, ossigeno e altri elementi chimici importanti per la vita, oltre a elementi volatili. Tuttavia, la sua composizione è dominata da idrogeno ed elio, e le condizioni al suo interno distruggono le molecole complesse anziché permetterne la formazione e la conservazione.
Energia: è la caratteristica che non manca. La fusione nucleare nel nucleo libera enormi quantità di energia, che raggiunge lo spazio sotto forma di radiazione e particelle. Sulla Terra, una parte di questa energia alimenta la fotosintesi e sostiene gran parte degli ecosistemi. Ma sul Sole stesso, l’energia è talmente intensa da rendere impossibile la sopravvivenza di organismi come li conosciamo.
Atmosfera: composta prevalentemente da idrogeno ed elio, in uno stato di plasma, che si estendono dalla fotosfera alla cromosfera e alla corona. Quest’ultima si espande nello spazio attraverso il vento solare, che genera e mantiene l’eliosfera.
Vita: nessuna evidenza e condizioni incompatibili con la vita conosciuta. Non ci aspettiamo che il Sole possa diventare un ambiente abitabile per la vita come la conosciamo. Al contrario, la sua evoluzione renderà potenzialmente abitabile la regione esterna del Sistema Solare.
Interesse astrobiologico: basso come possibile habitat, altissimo come fonte di energia e come elemento che determina l’abitabilità degli altri mondi.
Il Sole, dunque, non è un mondo in cui trovare la vita, ma è il grande protagonista che influenza tutte le destinazioni successive. E una di queste ci aspetta appena oltre.
