LA VITA SULLA TERRA: UNA FORTUNA SFACCIATA.

Quali e quante sono le condizioni astronomiche, chimiche e geologiche che si sono dovute verificare perché la vita sia potuta apparire sul pianeta Terra?

La lista è talmente lunga che fa venire i brividi, soprattutto quando si pensa che se anche solo uno di questi eventi e fenomeni non si fosse verificato… non saremmo qui a porci il problema della nostra esistenza.

Il video percorre e spiega alcune delle condizioni principali che hanno permesso alla vita di apparire, partendo dalle condizioni astronomiche della nostra galassia e della nostra stella, passando per alcune caratteristiche che sembrano proprie solo al pianeta Terra, fino alla comparsa delle prime forme di vita procariote e, dopo un altro lungo percorso di sopravvivenza, della vita tecnologia di cui noi Homo Sapien sembriamo essere gli unici esponenti.

Ma do dove viene tutta questa “fortuna”?

Quali e quante sono le condizioni astronomiche, chimiche e geologiche che si sono dovute verificare perché la vita sia potuta apparire sul pianeta terra, e addirittura raggiungere lo stadio di vita intelligente e tecnologica di noi esseri umani?

Beh…possiamo dire di aver vinto alla lotteria… e più volte di fila.

LA NOSTRA STELLA NELLA GALASSIA.

Da più di vent'anni siamo in grado di rilevare l’esistenza di esopianeti, ovvero pianeti orbitanti intorno ad altre stelle, talvolta molto lontane.

Ne abbiamo ormai scoperti migliaia, di ogni genere, di piccoli, di enormi, di tellurici, di gassosi, di simili alla terra o di talmente strani da sembrare usciti da un film di fantascienza. E ovviamente ad ogni nuova scoperta, la domanda che sorge puntualmente è… sarebbe un pianeta abitabile per l’umanità o semplicemente per un’altra forma di vita, primitiva o evoluta che sia?

E molto spesso le riviste in cerca di audience mettono in luce il fatto che un pianeta sia nella zona cosiddetta abitabile intorno alla propria stella… ovvero a quella distanza giusta dove si suppone si possa avere una temperatura mite e dove l’acqua possa trovarsi allo stato liquido.

Ma vedremo che la zona abitabile è lungi dall’essere il solo criterio perché la vita si possa sviluppare, ancora meno se la vita in questione è quella particolarmente complessa degli esseri umani.

La vita è il risultato di una lunga serie di eventi, di fenomeni e di condizioni che se anche solo uno di questi non si fosse verificato… non saremmo qui a porci il problema della nostra esistenza.

Per esempio, possiamo cominciare la lunga lista dei terni al lotto, con il fatto che non tutte le zone di una galassia siano così favorevoli alla vita come lo è quella in cui si trova il nostro Sole, ovvero decentrata su uno dei due bracci a spirale della Via Lattea. E’ una posizione privilegiata, relativamente lontana dal centro galattico dove la grande densità di astri aumenterebbe notevolmente la possibilità di cataclismi cosmici come supernove, stelle di neutroni che emettono violente radiazioni, esplosioni di raggi gamma o perché no anche buchi neri.

D’altra parte però, se fossimo in una zona troppo periferica, è probabile che mancherebbero quegli elementi chimici più pesanti necessari alla formazione di strutture molecolari complesse, proprie dei viventi.

Quindi, cominciamo solo con il mettere il sole in una posizione diversa nella Galassia, e la probabilità che la vita si sviluppi diminuisce drasticamente.

Il secondo terno al lotto, è il fatto che il nostro Sole, anche se non si può dire che sia un miracolo nel cosmo… diciamo che non è una stella qualunque.

il Sole è una Nana Gialla, una stella di dimensioni medio-piccole e di temperatura media-bassa, in confronto ai range di valori che si possono trovare nell’universo. Si stima che le stelle come il nostro Sole siano meno del 10%, le stelle più massive rappresentano una piccola percentuale, mentre la stragrande maggioranza delle stelle sono nane rosse o arancioni di temperatura e massa inferiori al sole.

Questa per così dire “mediocrità” conferisce al sole un periodo di stabilità molto lungo, dove l’energia sprigionata dalla fusione nucleare che spinge verso l’esterno, contrasta e compensa il naturale collasso gravitazionale degli strati esteriori. Le stelle passano circa il 90% del proprio ciclo vitale in questa fase di equilibrio, ma per le stelle come il nostro sole si stima che questa fare duri 10 miliardi di anni, mentre per una stella con una massa anche solo 3 volte superiore, l'equilibrio si stima si mantenga per soli 300 milioni di anni.

Quindi se si considera che la vita intelligente ha impiegato 4 miliardi di anni per presentarsi all’appello, mettiamola su un pianeta in orbita intorno ad una stella anche solo un po’ più massiva del sole… e molto probabilmente non avrebbe avuto il tempo di evolversi prima di essere spazzata via dalle profonde variazioni di taglia, luminosità e temperatura che si manifestano in ogni stella nella fase finale del suo ciclo di esistenza.

Ma nella direzione opposta però, le cose non si presenterebbe meglio, perché se il sole fosse meno massivo al pari di una nana rossa, allora la debole energia sprigionata farebbe si che la zona abitabile sia molto vicina alla stella stessa, il che renderebbe molto probabile il cosiddetto blocco mareale di un eventuale pianeta in orbita, e farebbe sì che quest’ultimo mostri alla stella sempre uno stesso lato, dove vi sarebbe una temperatura infernale, mentre il lato opposto sarebbe perennemente gelato. Senza contare l’inconveniente forse più importante delle nane rosse, ovvero il fatto che siano semplicemente molto più instabili del Sole, con eruzioni stellari intense e ricorrenti in grado di disgregare le molecole organiche complesse alla base della vita.

Il sole si è trovato al posto giusto nella galassia, con la giusta massa, la giusta luminosità e la giusta energia sprigionata perché la vita abbia una speranza di emergere.

L’ACQUA E LA ZONA ABITABILE.

Passiamo ora all’orbita della terra, che ovviamente… non è un’orbita qualunque, ma è un'orbita con un'eccentricità moderata, ovvero è quasi perfettamente circolare restando così permanentemente nella zona abitabile e consentendo all’acqua di restare allo stato liquido.

E sostituite l’attuale orbita della terra con una più eccentrica, ovvero di forma più ellittica, ed ecco che l’acqua avrebbe forti probabilità di diventare ghiaccio nelle fasi di allontanamento, e vapore nelle fasi di avvicinamento.

A questo punto certo, ci si potrebbe chiedere perché mai ci ostiniamo così tanto a considerare l’acqua allo stato liquido come l’elemento chiave della vita, basandoci sul solo esempio della terra che sappiamo non essere rappresentativo dell’infinità di casistiche che il cosmo ha da offrire. Il fatto è che per ottenere molecole complesse base degli organismi viventi, servono un’ampia varietà di componenti chimici e un solvente molto efficace dove le reazioni fra questi possano prodursi. E se non si può escludere che altri liquidi possano anch’essi fungere da solventi, come per esempio i laghi di idrocarburi presenti su Titano, una luna di Saturno, per il momento l’acqua sembra essere il solvente più efficace che conosciamo.

E in ogni caso… a prescindere dalle speculazioni sull’idoneità di altri liquidi, togliete l’acqua dall’equazione o sostituitela con un qualsiasi altro solvente… e si può dire addio agli umani e probabilmente a quasi tutte le altre forme di vita terrestri così come le conosciamo.

Ma essere nella zona abitabile con la temperatura adeguata, non significa trovare necessariamente e sistematicamente l’acqua. Perché sulla terra è comunemente accettato che l’acqua provenga da comete che hanno colpito in gran numero il nostro pianeta in quel periodo geologico che gli astronomi chiamano “intenso bombardamento tardivo”. E anche questo, toglietelo dall’equazione… ed è probabile che la terra sia ora un deserto sterile privo o con pochissima acqua come tanti altri pianeti nel sistema solare.

Eh per avere l’acqua non è ancora finita qui, perché prendiamo il caso di Marte… che come la terra ha un orbita poco eccentrica, anch’esso è stato coinvolto nello stesso bombardamento di comete e infatti sappiamo che in lontano passato su Marte vi erano mari, fiumi e laghi così come sulla terra… eppure oggi è un deserto sterile da miliardi di anni… e dove le speranze di trovarvi forme di vita diminuiscono missione dopo missione.

Per mantenere l’acqua allo stato liquido servono anche una gravità, una pressione e una densità atmosferica sufficientemente elevate, che la terra possiede al contrario di Marte e della maggior parte dei pianeti conosciuti.

Così come il sole, la terra si è trovata al posto giusto nel sistema solare, con l’orbita giusta, le dimensioni e la pressione atmosferica giuste per mantenere allo stato liquido quell'acqua che un bombardamento di comete ci ha portato come una manna dal cielo, dando così alla vità una speranza di emergere.

LA LUNA.

Potrà sembrarvi strano… ma se non ci fosse stata la luna, la storia del nostro pianeta sarebbe stata ben diversa, e probabilmente anche la storia della vita.

La nostra luna è la quintessenza dei colpi di fortuna… perché ovviamente avrete già capito … che non è una luna qualunque. Nel sistema solare sono state catalogate circa 200 lune, ma nessuna influenza il pianeta intorno a cui orbita come la nostra luna influenza la terra. Il binomio terra-luna è unico nel sistema solare. Le lune di Marte, Deimos e Phobos, sono poco più che asteroidi e le lune dei giganti gassosi sono talmente più piccole dei loro rispettivi pianeti che non possono avere un’influenza significativa su di essi.

La nostra luna invece è relativamente grande, il suo diametro è circa un quarto di quello della terra, e così la sua gravità partecipa alla stabilizzazione dell'asse di rotazione della Terra su quei 23 gradi di inclinazione che danno origine alle stagioni. Si stima che in assenza della Luna, l'inclinazione oscillerebbe costantemente tra 0 e 85 gradi, il che renderebbe il clima altamente instabile e molto meno propizio alla vita complessa.

Ma la particolarità più importante della nostra luna è forse la sua formazione. La maggior parte dei satelliti naturali del sistema solare si stima si siano formati tramite un processo o di accrescimento, ovvero materia che si agglomera in orbita intorno a un pianeta partendo dallo stesso disco protoplanetario, oppure per cattura, ovvero asteroidi o piccoli pianeti pre esistenti che sono stati semplicemente attratti dalla forza gravitazionale di un pianeta più massivo.

Ma la nostra luna si è formata diversamente, ed è largamente condiviso che sia il frutto della gigantesca collisione con un altro pianeta delle dimensioni di Marte, che l’astronomia ha battezzato Theia, che nei primissimi millenni di formazione del sistema solare si trovava sulla stessa orbita della terra… e quindi la collisione era inevitabilmente solo una questione di tempo.

La luna si è formata così dai detriti espulsi da questa collisione, ma soprattutto il nucleo di Theia si è fuso con il nucleo della terra, facendo sì che il nostro pianeta abbia oggi un nucleo piuttosto grande composto di ferro fuso in rotazione che conferisce alla terra quel campo magnetico che la protegge dai venti e dalle radiazioni solari, e che è dunque un altro ago della bilancia fondamentale per la presenza della vita.

Oltre al campo magnetico, questo nucleo particolarmente attivo è anche all’origine del moderato vulcanismo del pianeta terra, che svolge un ruolo importante nel ciclo di produzione dell'anidride carbonica, che contribuisce all'effetto serra e alla densità della nostra atmosfera, che contribuisce a mantenere l'acqua degli oceani allo stato liquido.

Cominciate a sentirvi fortunati?

C’è da dire però che in sé, questi impatti tra pianeti non sono considerati come una rarità assoluta, si pensa anzi che solo nel nostro sistema solare Mercurio debba la perdita di una gran parte della sua crosta e del suo mantello proprio ad un impatto con un altro oggetto massivo, e che per lo stesso motivo Venere ruoti in senso contrario e Urano sia sdraiato su un asse orizzontale, ma di tutti questi impatti… noterete che siamo gli unici ad uscirne con una luna e un nucleo così propizi al seguito della nostra storia.

Così come il sole e la terra, la luna si è trovata al posto giusto in orbita attorno al nostro pianeta, grazie a una collisione fortuita, che ha conferito al nucleo della terra e alla luna stessa le dimensioni giuste per generare un intenso campo magnetico e una stabilità climatica, che hanno dato così alla vita, ancora, una speranza di emergere.

IL PERCORSO AD OSTACOLI DELLA VITA.

Anche se per il momento non abbiamo la più pallida idea di come sia potuta emergere dalla materia inanimata, la vita unicellulare sulla terra è apparsa talmente rapidamente e in condizioni primordiali talmente ostili che, tralasciando per un attimo tutte le altre condizioni fortuite finora citate, si potrebbe pensare che, a condizioni uguali, la sua apparizione potrebbe non essere un miracolo di incredibile rarità.

Ma il passaggio dalla vita semplice all’essere umano però, non ha nulla di scontato ed è anzi un altro percorso ad ostacoli durato 4 miliardi di anni, forse costellato di eventi ancora più fortuiti.

Abbiamo visto che i primi 500 milioni di anni, tra l’impatto con Theia e l’intenso bombardamento tardivo, non sono certo il periodo geologico più tranquillo del nostro pianeta. Viene chiamato appunto Periodo Adeano, dal greco Ade, che significa inferno.

A partire da 4 miliardi di anni fa, inizia il periodo Archeano, caratterizzato dalla formazione delle prime rocce solide e dall’apparizione delle primissime forme di vita procariote. La vita rimane a questo stadio batterico di semplice materiale genetico avvolto in una membrana per quasi 2 miliardi di anni, quando alla fine del periodo Archeano alcune cellule si uniscono in quel processo chiamato “endosimbiosi” dando origine ai primi organismi Eucarioti. E se per passare semplicemente da una a 2 cellule ci è voluto più di un miliardo di anni… è ragionevole pensare che non sia un processo così scontato in ogni luogo dell’universo..

In parallelo, sempre durante il periodo Archeano, avviene un altro fenomeno che sarà fondamentale per la vita… o almeno per la nostra: la fotosintesi, un processo chimico realizzato da cellule procariote chiamate “cianobatteri”, i quali producono così grandi quantità di ossigeno che, una volta saturati i mari, vengono rilasciate anche nell’aria.

Avviene allora la denominata “catastrofe dell’ossigeno” o “grande ossidazione” da cui si fa partire il periodo Proterozoico. Perché viene chiamata catastrofe? Perché la vita ha rischiato di estinguersi a causa dell’ossigeno… innanzitutto perché era altamente tossico per tutte le forme di vita anaerobiche di allora, e poi perché all’epoca l’atmosfera terrestre era ricca di metano, un potente gas ad effetto serra molto utile per trattenere efficacemente lo scarso calore prodotto da un allora giovane sole meno caldo di quello di oggi.

L’ossigeno nell’atmosfera riduce questa concentrazione di metano e l’effetto serra cala drasticamente. La terra sprofonda così nella grande glaciazione huroniana, durante la quale resterà un deserto ghiacciato per 300 milioni anni.

Ma nonostante l’estinzione di massa che ne consegue, una volta sciolti i ghiacci, la vita riparte… e grazie all’ossigeno precedentemente creato, si sviluppano le prime forme di vita aerobiche, ovvero che respirano ossigeno come noi.

Quindi giusto per sottolineare la follia di questo percorso: praticamente la vita aerobica, che per il momento è ancora esclusivamente acquatica ma che un giorno lontano da qui diventerà terreste come noi esseri umani, non è altro che l’evoluzione della vita anaerobica che è dovuta adattarsi ad un ambiente che aveva lei stessa reso tossico… e con l’intermezzo di una glaciazione durata 300 milioni di anni giusto rendere per veri duri questo corso di sopravvivenza.

E fa una bella avventura prima di arrivare all’era Paleozoica e alla cosiddetta esplosione del periodo cambriano, 500 milioni di anni fa, caratterizzata da una forte diversificazione della vita, e dall’apparizione delle prime piante e dei primi animali acquatici, come artropodi, meduse e spugne. La vita, dopo 4 miliardi di anni durante i quali tutto è andato come dove doveva andare, arriva allo stadio che possiamo definire complesso.

Da qui, accelerando il film della storia, arriviamo al tardo Paleozoico con le prime creature anfibie che vivono fuori dall’acqua, poi ai Dinosauri 220 milioni di anni fa nel Mesozoico , poco dopo i primi mammiferi, i primati 55 milioni di anni fa dopo la grande estinzione del cretàceo, gli ominidi, e 2 milioni di anni fa eccoci arrivati ai i primi uomini…

Ma abbiamo visto in un altro video che fra tutte le specie del genere Homo che sono comparse sulla terra, solo noi Sapiens abbiamo avuto il merito o la fortuna di sfuggire all’estinzione. Di nuovo, anche una volta arrivati all’uomo… la strada verso la vita tecnologica di noi Sapiens, ha fatto più vittime che vincitori.

Dall’apparizione della vita all’essere umano, in realtà non sappiamo quanto ognuna di queste tappe possa essere rara o difficile da prodursi nel cosmo, non abbiamo altre storie da studiare oltre alla nostra, ma possiamo essere relativamente certi che togliendo anche solo una di queste tappe dall’equazione… conoscete ormai il ritornello.

Senza contare che al di là della probabilità di successo in sé, tutte queste tappe devono potersi produrre per miliardi di anni senza che cataclismi cosmici o planetari interrompano il processo evolutivo, facendo ripartire tutto da 0, nel migliore dei casi. E considerato che solo negli ultimi 500 milioni di anni la vita è passata attraverso a almeno 5 grandi estinzioni di massa, e chissà a quante ancora nei 4 miliardi di anni precedenti di cui è difficile avere evidenza… fa un bel gruzzolo di biglietti vincenti alla lotteria.

FINALE.

In questo video abbiamo percorso solo alcuni degli eventi e delle condizioni che si sono dovute verificare perché la vita così come la conosciamo sia potuta apparire sulla terra e perdurare fino alla vita intelligente. La lista non è sicuramente esaustiva, ma dovrebbe essere già sufficiente a farci prendere coscienza che anche qualora un esopianeta si trovi in una zona abitabile, il passo verso la probabilità di trovarvi la vita… è ancora molto lungo e soprattutto per niente scontato.

Per alcune religioni o filosofie questa lunga serie di eventi apparentemente fortuiti, sarebbe troppo eccezionale per essere solo una casualità, e sarebbe piuttosto un indizio che qualcuno o qualcosa, sia questo un Dio o un altro essere superiore, abbia voluto che tutto ciò accadesse, e abbia in qualche modo progettato l’apparizione della vita fino alla nostra esistenza.

Ma possiamo realmente parlare di fortuna? Ha veramente senso affermare di essere stati fortunati? Perché, guardando le cose con un prisma diverso, potremmo riflettere sul fatto che ipotizzando che questa successione di eventi fosse esattamente ciò che si doveva verificare in ogni sua singola tappa e senza nessuna eccezione perché la vita potesse apparire, nell’infinità del cosmo è probabile che persino questa precisa e fortuita successione di eventi dovesse per forza verificarsi prima o poi e da qualche parte. E noi potremmo essere quel “prima o poi” e quel “da qualche parte”.

In altre parole, anche per vincere al lotto bisogna prendere in pieno 6 numeri ben precisi in una successione ben definita, e la probabilità di vincere va da “una su 622 milioni” a “una su 56 miliardi” a seconda del gioco.

Eppure c’è sempre qualcuno che vince… “prima o poi”, se non con l’estrazione di oggi… con quella di domani o del mese prossimo. E il cosmo… sappiamo bene che non manca di tempo e di casistiche perché ogni estrazione possibile possa verificarsi… “prima o poi”.

Quindi la domanda che si potrebbe porre è: Siamo veramente una specie vivente sfacciatamente baciata dalla fortuna… e che forse dovrebbe essere grata di questo. Oppure siamo solo l’anonimo prodotto della legge dei grandi numeri che regna nell’universo, e che fa sì che anche gli eventi più miracolosi finiscano per prodursi… “prima o poi”.

Una risposta che probabilmente tarderà ancora a lungo ad arrivare ma, nel frattempo, cari amici, potete sempre continuare ad appassionarvi di scienze.

A presto

FONTI.

Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe. 2000, Peter D. Ward,

Donald E. Brownlee. https://www.amazon.com/Rare-Earth-Complex-Uncommon-Universe/dp/0387952896

https://it.wikipedia.org/wiki/Classificazione_stellare

https://it.wikipedia.org/wiki/Scala_dei_tempi_geologici

https://www.nationalgeographic.it/scienza/2019/12/le-estinzioni-di-massa-sulla-terra-sono-piu-di-quelle-che-conosciamo

https://www.nature.com/articles/s41561-018-0111-y

https://www.scientificamerican.com/article/when-did-eukaryotic-cells/

https://organismalbio.biosci.gatech.edu/biodiversity/eukaryotes-and-their-origins/

https://www.nature.com/articles/nature10890

https://fr.wikipedia.org/wiki/Grande_Oxydation

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1305813110