A eccezione della Terra, tutti i pianeti e i satelliti del Sistema Solare hanno grosse limitazioni per la vita come noi la conosciamo. Nel nostro Sistema Solare, Europa, Marte e Titano possono avere (o avere avuto in passato) condizioni adatte alla vita.

1. CHE COSA RENDE UN
PIANETA ABITABILE
Casi studio: Mercurio, Venere, Terra, Luna, Marte, giganti gassosi, Ganimede, Europa, Io,
Callisto, Titano e Plutone

2. In assenza di atmosfera,
meteoriti di ogni dimensione
urtano il pianeta
Non esistono su
Mercurio processi
in grado di cancellare i crateri
MERCURIO

3. MERCURIO
La temperatura superficiale della parte rivolta verso il Sole è di 252 °C,
quella della parte in ombra è di -183 °C.
Non c’è acqua nell’atmosfera né sulla superficie.
Non c’è atmosfera.
La vita sulla superficie o nelle sue vicinanze è impossibile, quindi eventuali
organismi dovrebbero vivere sotto il suolo e basarsi su energia chimica.
Mercurio e la Terra hanno la stessa composizione chimica di base, ma
Mercurio non possiede i processi necessari per il riciclaggio degli elementi
chimici importanti per la vita.

4. Un cratere da impatto, con al centro la montagna che si è
formata come conseguenza dell’impatto, qui ricostruita sulla
base delle misure radar della sonda Magellan.
VENERE
Lo studio della superficie di Venere da parte della
sonda Magellan della NASA nel periodo maggio
1989 - ottobre 1994 ha portato un enorme
ampliamento della nostra conoscenza del pianeta.
La superficie è così calda da fondere in diversi
punti, formando depressioni e
canali di lava.

5. VENERE
Venere ha una spessa atmosfera di anidride carbonica che trattiene
efficacemente il calore. La temperatura media della superficie è di 464
°C.
Non c’è acqua sulla superficie. Solo l’atmosfera possiede deboli tracce di
vapore acqueo (30 parti su un milione).
L’atmosfera di Venere è 92 volte quella della Terra ed è composta per il
97% di anidride carbonica.
Lo spessore delle nubi impedisce alla maggior parte della radiazione di
raggiungere la superficie, quindi ogni eventuale forma di vita dovrebbe
dipendere dall’energia chimica. Le nubi di acido solforico costituiscono una
possibile sorgente di energia chimica.
In generale, Venere e la Terra hanno la stessa composizione chimica, e
Venere ha un’attività vulcanica, che le dà modo di riciclare gli elementi
chimici importanti per la vita.

6. TERRA
Delta del fiume Gange tra
Bangladesh e India
Canton Ticino,
Nord Italia
Vulcano Sarychev, Isole
Curili, Giappone
Arcipelago toscano, Italia

7. TERRA
La temperatura media alla superficie è di 15 °C, la massima è di 51 °C
e la minima di -89 °C.
Sulla Terra esiste acqua in tutti e tre gli stati (acqua, ghiaccio e vapore
acqueo). Il ciclo dell’acqua trasporta questo elemento in quasi tutti i punti
del globo.
L’atmosfera terrestre scherma la superficie dalla radiazione ultravioletta
dannosa e da molti meteoriti, isola la Terra e funge da sorgente di elementi
nutritivi derivati da carbonio e azoto.
Le piante catturano la luce del Sole e rendono possibile la catena
alimentare. Gli alti livelli di ossigeno nell’atmosfera permettono alla vita
terrestre di usare sorgenti di energia efficaci basate sul carbonio (ad
esempio lo zucchero). Molti microbi si basano sull’energia chimica di
composti inorganici come quelli dello zolfo o del ferro.
Ogni cosa di cui gli organismi viventi hanno bisogno per costruire e
mantenere i propri corpi è già presente sulla Terra. La Terra possiede
processi come la tettonica a zolle e l’attività vulcanica che le permettono il
riciclo degli elementi chimici necessari alla vita.

8. Il Polo Sud della Luna
Per gran parte della sua storia la Luna è stata
bombardata da asteroidi e comete, quest’ultime ricche
d’acqua. Nel 2008 la NASA ha confermato la presenza
di depositi di acqua vicino al Polo Sud lunare.
LUNA
Nel cratere Tycho
emergono, nell’alba lunare,
montagne alte circa 2 km.
E’ possibile, infatti, che quantità
significative di acqua possano
rimanere sulla sua superficie, in
zone all’ombra o inglobate nella
crosta.

9. LUNA
Non essendoci un’atmosfera a moderare la temperatura, quest’ultima
dipende da quanta radiazione cade sulla superficie. La temperatura
superficiale media è di -23 °C, la media diurna è di 107 °C e quella
notturna di -153 °C.
Non c’è acqua allo stato liquido sulla Luna. Nel 1998 il Lunar Prospector
ha rilevato acqua ghiacciata in entrambi i poli lunari.
Non c’è atmosfera. Senza atmosfera la superficie è soggetta a rapidi e
significativi sbalzi di temperatura, difficili da affrontare per un organismo
vivente.
La Luna riceve la stessa quantità di radiazione solare ricevuta dalla Terra.
Gli elementi chimici resi disponibili dall’attività vulcanica presente sulla
Luna in un lontano passato può essere stata una possibile fonte di
energia.
La Luna e la Terra hanno la stessa composizione chimica di base, ma la
Luna manca di processi di riciclo degli elementi chimici vitali.

10. Queste strutture del terreno marziano
indicano la presenza di acqua corrente
In un lontano passato.
La Valles Marineris è lunga
4000 km, ha una larghezza di 700 km
e una profondità di 11 km:
10 volte più lunga,
7 volte più larga e
7 volte più profonda del Gran Canyon.
MARTE
Mons Olympus, il maggior vulcano
del Sistema Solare, alto 25 km e del
diametro di 624 km.

11. MARTE
Anche se la temperatura superficiale può raggiungere quella terrestre, per
pochi minuti al giorno e alle medie latitudini, in media è di soli -63 °C.
Pur non essendoci acqua in superficie, ci sono strutture del suolo che
suggeriscono la presenza di acqua corrente in passato. Sembra che ci siano
anche spessi strati di permafrost, cioè terreno intrappolati in strati di ghiaccio.
Le calotte polari Nord e Sud contengono acqua ghiacciata.
L’atmosfera marziana è per il 95% anidride carbonica. La pressione atmosferica
è così bassa (un millesimo di quella terrestre) che l’acqua superficiale evapora
subito. L’atmosfera è troppo sottile per proteggere o isolare efficacemente la
superficie del pianeta.
Marte è ai limiti della zona di abitabilità e la luce solare è una possibile sorgente
di energia. Gli elementi chimici resi disponibili dalla sua passata attività
vulcanica potrebbero essere stati una sorgente di energia chimica.
Marte e la Terra hanno la stessa composizione chimica generale. Marte ha
avuto un’attività vulcanica per i primi due o tre miliardi di anni, che gli ha dato la
possibilità di riciclare gli elementi chimici necessari alla vita.

12. GIGANTI GASSOSI
Giove
Saturno
Nettuno
Urano

13. GIGANTI GASSOSI
La temperatura esterna delle nubi è intorno ai -200 °C, mentre all’interno
raggiunge decine di migliaia di gradi. Il ribollire dell’atmosfera rende
estremamente variabile la temperatura del gas da punto a punto e da un istante
all’altro.
I giganti gassosi sono composti quasi interamente di idrogeno ed elio, con
piccolissime quantità di acqua.
I giganti gassosi rilasciano essi stessi grandi quantità di energia, che mantiene
elevata la loro temperatura interna e causa la circolazione continua del gas
atmosferico. Le violente tempeste create da questa circolazione sottoporrebbero
eventuali forme di vita a drastici sbalzi di temperatura e pressione.
La radiazione solare è debole ma potrebbe ancora essere un’adeguata sorgente
di energia. Ottenere quantità sufficienti di elementi chimici in un ambiente
gassoso è molto difficile, e questo rende improbabile la disponibilità di energia
chimica.
Un ambiente gassoso è troppo diffuso per poter concentrare elementi nutritivi in
modo affidabile e costante. E’ molto improbabile che la vita possa essere nata e
sopravvissuta in questo ambiente in continuo cambiamento.

14. GANIMEDE
Le regioni scure sono più antiche e ricche di crateri mentre quelle più chiare sono più recenti con tante scarpate che si sono
formate dai movimenti della crosta ghiacciata sotto la superficie. Queste regioni chiare sono fatte di materiale altamente
riflettente, come ad esempio ghiaccio trasudato in superficie dall’interno.
Si pensa vi sia un oceano di acqua salata a circa 200 km di profondità in mezzo a due strati di ghiaccio.
Ganimede è il maggiore dei satelliti di Giove.

15. GANIMEDE (satellite di Giove)
A mezzogiorno, all’equatore, la temperatura media della superficie è di -
121 °C.
La superficie di Ganimede e i suoi strati superiori sono una misura
omogenea di roccia e acqua ghiacciata. Non ci sono sorgenti note di
calore che possano sciogliere il ghiaccio.
Non è praticamente presente un’atmosfera.
La luce del Sole può essere una sorgente adeguata di energia. Non ci
sono processi geologici noti che rendano disponibili gli elementi chimici
necessari per quegli organismi che si basano su energia chimica.
Ganimede è un corpo solido e probabilmente possiede i materiali
necessari alla vita. Tuttavia, sembra non avere nessun processo di
riciclaggio degli elementi chimici importanti per la vita.

16. EUROPA
Europa è ritenuto uno dei luoghi con più alta
probabilità di ospitare forme di vita nel
Sistema Solare.
Qui infatti vi è la probabilità di un oceano
liquido sotto i ghiacci superficiali, con uno
scambio di materiale tra lo strato ghiacciato
esterno e l’acqua liquida sottostante, che fa
aumentare la probabilità di ospitare forme di
vita.
Caratteristica interessante di Europa è data dalle sue striature, probabilmente
formatesi dall’eruzione di ghiaccio più caldo di quello in superficie, che ha
spaccato lo strato esterno e aprendolo, lasciando in questo modo esposti gli
strati sottostanti, più caldi.

17. EUROPA (satellite di Giove)
A mezzogiorno, all’equatore, la temperatura media è di -145 °C.
Europa è ricoperto da una crosta di acqua ghiacciata di spessore variabile
fra 1 e 10 km, che probabilmente copre un oceano di acqua profondo 60-
100 km.
Un oceano così grande conterrebbe più acqua di quella di tutti gli oceani
terrestri.
Non è presente atmosfera.
La luce del Sole può essere un’adeguata sorgente di energia. Gli scienziati
pensano che il nucleo di Europa sia abbastanza caldo affinché il satellite
possieda un’attività vulcanica sotto il suo oceano. Tale attività può rendere
disponibili composti ricchi di energia, come quelli dello zolfo. La crosta
ghiacciata di Europa è cosparsa di uno spesso strato di composti dello
zolfo prodotti in eruzioni vulcaniche.
Europa è un corpo solido e i materiali necessari allo sviluppo di vita sono
probabilmente presenti. Una possibile attività vulcanica e un grande
oceano forniscono diversi modi per riciclare gli elementi chimici importanti
per la vita.

18. IO
Questa macchia scura è la fase iniziale di
una grande eruzione catturata nel 1997.
E’ l’oggetto più attivo del nostro Sistema
Solare: sono stati contati ben 400
vulcani attivi.
La lava fa sì che vi siano continui cambiamenti della sua superficie con tonalità
di colore differenti: giallo, rosso, bianco, nero, verde, per via dei composti di zolfo
della lava.
Sono state osservate delle colate laviche lunghe anche 500 km che segnano la
superficie di Io.

19. IO (satellite di Giove)
A mezzogiorno, all’equatore, la temperatura media è di -150 °C. Nelle
regioni di attività vulcanica, la lava che investe la superficie può raggiungere
i 1250 °C.
Io è teatro di una notevole attività vulcanica, più di ogni altro corpo del
Sistema Solare. Tale attività, insieme con le alte temperature del suo
interno, eliminano tutta l’acqua, infatti non c’è traccia di acqua allo stato
liquido o ghiacciato su Io.
Non c’è atmosfera, ma Io è circondato da un sottile strato di composti
solforici prodotti dall’attività vulcanica.
La luce del Sole può essere una sorgente adeguata di energia. L’attività
vulcanica ha ricoperto la superficie di Io di composti come zolfo e diossido di
zolfo. Sulla Terra molti microbi usano tali composti come sorgenti di energia.
Io è un corpo solido e i materiali necessari per la vita sono probabilmente
presenti. L’attività vulcanica potrebbe servire per il riciclaggio di elementi
chimici importanti per la vita.

20. CALLISTO
Callisto è l’oggetto del Sistema Solare più pesantemente
craterizzato.
Crateri e anelli sono le uniche strutture che si osservano
sulla sua superficie: non vi sono grandi montagne o altre
caratteristiche.
Infatti, lo scontro del ghiaccio che ricopre tutta la
superficie del satellite, ha cancellato i crateri e le
montagne più grandi.
Il Bacino Valhalla è il più grande cratere su
Callisto: vi è una regione centrale brillante larga
600 km e una serie di anelli concentrici che
raggiungono i 3600 km di diametro.

21. CALLISTO (satellite di Giove)
A mezzogiorno, all’equatore, la temperatura media è di -108 °C.
Callisto appare come un misto di roccia e ghiaccio. La sua bassa densità
suggerisce che vi sia una composizione uguale di materiale roccioso e di
ghiaccio d’acqua. Si pensa che a una profondità di 50-200 km vi sia uno
strato di acqua liquida salata dello spesso di 10 km.
Callisto ha un’atmosfera molto tenue composta da anidride carbonica che
viene continuamente alimentata dalla sublimazione del ghiaccio di anidride
carbonica presente sulla sua superficie, altrimenti il satellite perderebbe la
sua atmosfera in pochissimi giorni.
La luce del Sole può essere una sorgente di energia adeguata. Se c’è uno
strato di acqua salata sotto la superficie, gli organismi potrebbero contare
sull’energia chimica.
Come su Europa e Ganimede, si pensa che la vita microbica possa
esistere in un oceano salato sotto la superficie di Callisto. Tuttavia, su
Callisto le condizioni sembrano essere meno favorevoli.

22. TITANO
Titano è l’unico satellite del Sistema Solare dotato di una densa
atmosfera.
Dalle osservazioni della sonda Cassini della NASA si ipotizza
che vi siano mari sulla sua superficie, in parte evaporati
lasciando delle “saline” simili a quelle sulla Terra (in arancione). Il
suolo di ghiaccio d’acqua è indicato in verde.
La prima immagine ricevuta
dalla sonda Huygens atterrata
sulla superficie di Titano il 14
gennaio 2005.
I mari e i laghi sono concentrati
soprattutto nella zona polare
nord di Titano, composti di
metano quasi puro, uno in
particolare raggiunge la
profondità di 160 metri.
Le temperature medie su Titano
sono dell’ordine di -170°C per
cui il metano e l’etano sono
liquidi, e non gas come sulla
Terra.
Mari e laghi sulla
superficie di Titano.

23. TITANO (satellite di Saturno)
La temperatura superficiale media è di -170 °C.
Nonostante una fitta coperta di nebbia, la superficie di Titano è stata osservata
dalla sonda Huygens della NASA nel 2005 mostrando un altopiano solcato da
un gran numero di fiumi, valli scoscese e canyon profondi fino a 100 metri. La
sonda Cassini poi ha rivelato una superficie coperta di laghi e fiumi di
metano/etano.
Titano ha una pressione atmosferica che è circa una volta e mezza quella della
Terra. E’ composta per il 90-97% da azoto e per il 3-10% da metano. Una
composizione molto più simile alla Terra di quanto lo siano quelle di Marte e
Venere, composte da diossido di carbonio.
A questa distanza dal Sole, la luce della nostra stella è troppo debole per
rappresentare una possibile fonte di energia. Gli organismi viventi devono
ripiegare sull’energia chimica.
Le reazioni che avvengono grazie alla luce del Sole possono trasformare il
metano in amminoacidi, mattoni fondamentali della Vita. Possono inoltre unirsi in
molecole complesse e ricadere al suolo sotto forma di pioggia. Poi potrebbero
accumularsi, ricoprendo la superficie con uno spesso strado di idrocarburi.
Queste condizioni potrebbero essere simili a quelle presenti nella Terra
primordiale.

24. PLUTONE
Plutone, da una distanza di 766 mila km dalla superficie. Il
polo nord del pianeta è in cima, le aree scure sono
all'equatore. Sulla superficie si notano i segni di impatti e
attività superficiali. Potrebbero esserci persino segni di
attività tettonica passata o presente.
La struttura a forma di cuore era nota da decenni ed era
stata osservata anche da Terra. New Horizons sta aiutando
a capire meglio come si è formata, e quali materiali la
costituiscono.
Queste gigantesche strutture, che si innalzano per diverse
migliaia di metri e che si stendono su decine di chilometri di
superficie sono molto probabilmente dei vulcani.

25. PLUTONE
La temperatura media superficiale è di -225 °C.
Plutone ha una superficie ricoperta da numerose piccole regioni di ghiaccio
d’acqua. La presenza di montagne, alte anche fino a 3,3 km, è un mistero,
perché ancora non c’è un modello che spieghi la formazione di montagne su
un mondo piccolo come Plutone. Vi è una regione più antica, e con più
crateri, e una regione più giovane, senza crateri. Sono stati mappati più di un
migliaio di crateri.
Dalle immagini della sonda New Horizons Plutone ha una sottilissima
atmosfera di azoto, metano e monossido di carbonio che appare di colore
blu.
A questa distanza dal Sole, la luce solare è troppo debole per essere
un’adeguata sorgente di energia. Eventuali organismi dovrebbero utilizzare
solo energia chimica.
Plutone e la Terra hanno più o meno la stessa composizione chimica, ma su
Plutone non esistono processi di riciclo degli elementi chimici importanti per
la vita.

26. CHE COSA RENDE UN PIANETA ABITABILE
in breve
Cura e ricerca iconografica:
SABRINA MASIERO, INAF - OSSERVATORIO ASTRONOMICO DI PADOVA

27. Fonti:
Testo originale di Chris Randall (TERC/NASA) con l'aiuto del gruppo di astrobiologia del TERC/NASA. Sponsorizzato dal
gruppo di Astrobiologia della NASA.
Questo testo è stato sviluppato sulla base del manuale di Astrobiologia – La vita sulla Terra … e da qualche altra parte?
http://archive.oapd.inaf.it/othersites/altrimondi/manuale/schedepianeti.html e tenendo conto delle ultime scoperte sui
pianeti del nostro Sistema Solare dalle missioni NASA/ESA.
Immagini:
Mercurio: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington. Fonte: Messenger
NASA : https://www.nasa.gov/mission_pages/messenger/main/index.html
Venere: NASA/JPL/Magellan mission. Fonte: http://www2.jpl.nasa.gov/magellan/
Terra: in alto a sinistra:- delta del fiume Gange: NASA/JPL/ STS066-100-027, 1994; in basso a sinistra: Canton Ticino, Nord
Italia, Paolo Nespoli ESA/NASA, Fonte Flickr: https://www.flickr.com/photos/magisstra/5363155789/ ; in basso a sinistra
vulcano Sarychev, nelle isole Curili, a nord-est del Giappone-NASA/ISS; in basso a destra - arcipelago toscano,
NASA/ESA/Samantha Cristoforetti.
Luna: Luna (centro), fonte: http://www.spittalschool.org.uk/Pages/Astronomy3.html, le altre immagini sono di NASA/LRO
Marte: tutte le immagini sono di NASA/JPL-Caltech/University of Arizona
Giganti gassosi: fonte immagine - https://tallbloke.files.wordpress.com/2013/09/jovians.jpg ; Giove, Saturno, Urano e
Nettuno: NASA/JPL-Caltech.
Ganimede, Europa, Io, Callisto, Titano e Plutone: NASA/JPL e NASA/JPL/Huygens Cassini/New Horizons