La Rotazione del Sole Donò la Vita alla Giovane Terra

La Rotazione del Sole Donò la Vita alla Giovane Terra

Secondo un nuovo studio della NASA, all’alba del Sistema Solare l’attività potenzialmente distruttiva del Sole fu ridotta dalla sua lenta rotazione, che permise la nascita della vita complessa sulla Terra, pur ostacolando analoga prosperità negli altri pianeti rocciosi. La scoperta si basa su analisi di campioni del suolo lunare, in cui sarebbe impressa la storia della nostra stella.

Quando il Sole era una giovane stella, quattro miliardi di anni fa, era soggetto a violente eruzioni in grado di spedire nello spazio plasma e particelle ad alta energia. Questa intensa attività contribuì a diffondere i semi della vita sulla Terra, innescando reazioni chimiche che mantennero il nostro pianeta caldo e umido. Tuttavia, i capricci del Sole potrebbero aver impedito alla vita di emergere in altri mondi, strappando via le loro atmosfere e i necessari elementi chimici.

Quanto siano stati distruttivi per gli altri pianeti queste eruzioni primordiali dipende essenzialmente dalla velocità di rotazione del Sole attorno al proprio asse. Una rotazione particolarmente rapida è in grado di azzerare le condizioni per l’abitabilità. Prabal Saxena del Goddard Space Flight Center della NASA si è posto l’obiettivo di studiare come il meteo spaziale, le variazioni dell’attività solare e le radiazioni nello spazio possano aver interagito in passato con pianeti e lune del Sistema Solare.

Secondo il team guidato dallo scienziato, la Luna contiene indizi sui misteri antichi del Sole, in particolare sul suo comportamento quattro miliardi di anni fa. “Non conoscevamo l’aspetto del Sole durante il suo primo miliardo di anni, nonostante sia un fattore estremamente importante, dal momento che ha avuto influenza sull’evoluzione dell’atmosfera di Venere e di Marte, nonché sulla composizione chimica dell’atmosfera terrestre”, spiega Saxena. Saxena ha iniziato ad affrontare la questione irrisolta della rotazione primordiale del Sole ponendosi una domanda preliminare, a prima vista non correlata: perché, dal momento che Terra e Luna sono composte in gran parte dello stesso materiale, nella regolite lunare è presente una quantità significativamente inferiore di sodio e potassio rispetto al suolo terrestre? La domanda deriva da analisi dei campioni lunari riportati a terra dalle missioni Apollo.

Si ritiene che la Luna si sia formata in seguito alla collisione tra la Terra primordiale e un oggetto delle dimensioni di Marte, avvenuta circa 4,5 miliardi di anni fa. Pertanto non si capisce perché la Luna presenti attualmente una carenza di alcuni elementi, diffusi invece sul nostro pianeta. Secondo gli scienziati, la spiegazione potrebbe venire dallo studio dell’attivita del Sole durante la giovinezza del Sistema Solare, un’informazione conservata nel suolo lunare. Sulla base di uno studio precedente che aveva simulato l’effetto dell’attività solare sulla quantità di sodio e potassio perduta dal nostro satellite, il team ha realizzato un sofisticato modello a computer, aggiungendo fattori quali il tasso di rotazione di una stella e le sue attività eruttive. Più velocemente ruota una stella, più intense sono le sue eruzioni, sotto forma di flare ed espulsioni di massa coronale. I risultati, pubblicati su The Astrophysical Journal Letters, rivelano che il giovane Sole ruotava più lentamente del 50 percento, rispetto ad altre baby-stelle osservate: nel suo primo miliardo di anni di età, la nostra stella impiegava da 9 a 10 giorni per completare una rotazione.

Il team è giunto a questo risultato simulando l’evoluzione del Sistema Solare sotto condizioni diverse, ipotizzando una stella a lenta, media e rapida rotazione. I ricercatori hanno scoperto che soltanto una versione della simulazione, quella riguardante una stella in lenta rotazione, poteva prevedere la giusta quantità di plasma solare piovuta sulla superficie lunare, tale da spedire nello spazio potassio e sodio a sufficienza da giustificare le abbondanze oggi osservate sulla Luna. “Il meteo spaziale è stato probabilmente uno dei fattori che hanno maggiormente influenzato l’evoluzione di tutti i pianeti del Sistema Solare, quindi ogni studio relativo all’abitabilita deve tenerne conto”, spiega Saxena. In particolare, il tasso di rotazione del Sole avrebbe permesso la nascita della vita sulla Terra, ma potrebbe averla impedita in altri pianeti come Venere e Marte.

Un tempo l’atmosfera terrestre era molto differente da quella attuale, caratterizzata dalla presenza di ossigeno. Quando la Terra si formò, 4,6 miliardi di anni fa, era avvolta da un sottile strato di idrogeno ed elio, ma le eruzioni e la radiazione solare strapparono via questo involucro nel corso dei primi 200 milioni di anni. Man mano che la crosta terrestre si solidificò, i vulcani contribuirono alla formazione di una nuova atmosfera, riempiendo l’aria di anidride carbonica, acqua e azoto. Nel corso del successivo miliardo di anni, la vita batterica primordiale consumò quell’anidride carbonica, rilasciando metano e ossigeno in atmosfera. La Terra, inoltre, sviluppò un suo campo magnetico, in grado di proteggerla dalle cocenti radiazioni solari, nonchè di permettere alla nostra atmosfera di trasformarsi in quella attuale, ricca di ossigeno e azoto.

Se il nostro Sole fosse stata una stella a rapida rotazione, avrebbe emesso brillamenti 10 volte più potenti di quelli registrati fino ad oggi, almeno 10 volte al giorno: nemmeno il campo magnetico sarebbe stato in grado di proteggerci. Ma, a quanto pare, la rotazione del Sole fu ideale per la nascita della vita sulla Terra. Venere e Marte non furono così fortunati. Venere un tempo era ricoperta di oceani, ma, a causa di molti fattori, inclusa l’attività solare e la mancanza di un campo magnetico generato internamente, perse il suo idrogeno, un componente fondamentale dell’acqua. Come risultato, i suoi oceani superficiali evaporarono entro i primi 600 milioni di anni, e l’atmosfera divenne densa di anidride carbonica, la cui abbondanza generò un effetto serra tale da riscaldare il pianeta fino a temperature di ben 460 gradi Celsius. Marte, più lontano dal Sole rispetto alla Terra, avrebbe dovuto essere più protetto dalla radiazione solare, ma il Sole fu comunque in grado di strappare via l’atmosfera del pianeta rosso, a causa del debole campo magnetico e della bassa gravità marziana. Dopo aver influenzato l’evoluzione futura dei pianeti interni, il Sole ha continuato, invecchiando, a rallentare la sua rotazione, tanto che oggi compie un giro ogni 27 giorni, tre volte più lentamente rispetto alla sua infanzia.

Nell’immagine rappresentazione artistica della Terra primordiale
Credits: Simone Marchi

https://www.nasa.gov/goddard/2019/feature/nasa-scientists-find-sun-s-history-buried-in-moon-s-crust