La Terra potrebbe non essere inghiottita dal Sole ma, tra 5 mld di anni, perderà gli oceani: lo studio

La Terra potrebbe non essere inghiottita dal Sole tra circa 5 miliardi anni, quando la nostra stella entrerà in una nuova fase di vita e si espanderà fino a raggiungere con gli strati esterni l’orbita terrestre. I risultati di una nuova ricerca pubblicata sulla rivista scientifica Astronomy & Astrophysics mettono in discussione quanto invece dimostrato dalla maggior parte degli studi pubblicati negli ultimi vent'anni, suggerendo che la storia futura del nostro pianeta potrebbe essere più complessa di quello che si pensava.

Gli autori della ricerca hanno infatti riconsiderato questa conclusione utilizzando nel loro lavoro modelli numerici più aggiornati, che descrivono in modo più accurato la dinamica delle interazioni gravitazionali tra la Terra e il Sole e, più in particolare, quando quest’ultimo si sarà sviluppato in una gigante rossa (attualmente la nostra stella è una nana bianca). Il punto critico dell’intera questione riguarda le interazioni mareali che i due corpi esercitano reciprocamente l’uno sull’altro. Anche se attualmente sono trascurabili, quando il Sole si espanderà fino a diventare una gigante rossa gli effetti mareali tenderanno infatti a sottrarre energia all'orbita terrestre, rallentando il nostro pianeta e spingendolo lentamente verso la stella.

L’espansione del Sole fino all’orbita terrestre

Il Sole attualmente ha un raggio di 700 mila km, circa un po’ meno del doppio della distanza della Terra dalla Luna che è di 384 mila km. La stella impiegherà circa 5 miliardi di anni per esaurire l'idrogeno nel nucleo e iniziare a trasformarsi in una gigante rossa. La fase di espansione, però, non sarà improvvisa come in un’esplosione, ma sarà una lenta crescita che durerà centinaia di milioni di anni.

Iniziando la nuova fase di combustione, il Sole si espanderà per bilanciare l’enorme aumento di calore generato nei gusci interni del suo nucleo. In questo momento, infatti, la luminosità totale del Sole sarà circa 100 volte più grande di quella attuale, ma questa energia verrà distribuita su una superficie maggiore. Gli astrofisici hanno calcolato che in questa fase il Sole si espanderà fino a raggiungere all'incirca l’orbita terrestre, a 1,5 milioni di km dal centro gravitazionale della stella.

Ma questa non sarà la grandezza massima del Sole. Dopo circa un miliardo di anni, la nostra stella entrerà in una nuova fase chiamata AGB (Asymptotic Giant Branch), diventando cioè una stella gigante asintotica, durante la quale si espanderà nuovamente fino ad oltrepassare l’orbita terrestre, ad una distanza massima possibile di circa 1,5 UA (la definizione metrica di un’unità astronomica, abbreviato appunto in UA, che corrisponde alla distanza attuale Terra-Sole).

Il dettaglio chiave di questo lungo e tumultuoso processo è che il Sole perderà quantità notevoli di massa. Quando il Sole entrerà nella fase di gigante rossa inizierà infatti a emettere un vento stellare molto più intenso di quello attuale, con la perdita di massa che sarà relativamente lenta anche se continua e irreversibile. È proprio qui che entra in gioco il fattore che potrebbe salvare la Terra.

Il Sole riuscirà a inghiottire il pianeta Terra?

Il Sole, espandendosi enormemente per entrare nella fase di gigante rossa, subirà un elevatissimo rallentamento della rotazione dei suoi strati più esterni (per la legge di conservazione del momento angolare). I gusci di materia esterni avranno un periodo di rotazione sempre più lungo, finché il rigonfiamento mareale prodotto dalla Terra sul Sole rimarrà indietro rispetto alla rivoluzione terrestre intorno alla stella. Questo rigonfiamento arretrato eserciterà una continua attrazione gravitazionale sulla Terra in direzione opposta al suo moto orbitale.

In altre parole, il nostro pianeta subirà letteralmente una lenta frenata, perdendo energia orbitale e iniziando a spiraleggiare verso il Sole. Secondo gli autori della ricerca, però, proprio grazie all’incremento della perdita di massa del Sole nella sua fase di gigante rossa, la Terra riuscirà a sopravvivere.

Questo perché, perdendo massa, l’attrazione gravitazionale che il Sole eserciterà sulla Terra diminuirà progressivamente. Il nostro pianeta, quindi, si sposterà leggermente – ma continuamente – verso un’orbita più esterna, con la distanza dal centro solare che aumenterò con il passare degli anni. Allontanandosi dal Sole, inoltre, gli effetti mareali subiti dalla Terra saranno minori. I risultati del nuovo modello numerico utilizzato nello studio indicano che le forze mareali saranno quindi meno efficienti nel trascinare la Terra verso il Sole, rispetto a quanto suggerivano i modelli classici. Gli autori sottolineano però che il problema non è ancora risolto.

Rimane infatti un'altra grande incognita, ossia quanto materiale perderà realmente il Sole nella fase di gigante rossa. È proprio questa quantità di massa espulsa che potrebbe fare la differenza tra la sopravvivenza del nostro pianeta e il suo possibile e definitivo inghiottimento.

o stesso meccanismo avverrà anche per la successiva fase di vita del Sole come gigante asintotica. Durante questo stadio, il Sole perderà massa molto più velocemente rispetto alla fase di gigante rossa, permettendo di nuovo alla Terra di fuggire verso un’orbita più distante. Insomma, a seconda di quanta massa verrà espulsa dalla stella nella fase intermedia di vita (questa è la variabile ancora più incerta dei modelli), il destino finale della Terra potrebbe essere scritto in maniera completamente diversa.

La Terra potrebbe sopravvivere al Sole, ma la biosfera terrestre e gli oceani no

Anche se la Terra potrebbe non essere inghiottita fisicamente, si tratterebbe comunque di un pianeta di fatto sterile da miliardi di anni. La biosfera terrestre, infatti, è destinata a essere completamente sconvolta molto prima che la Terra rischi di essere inghiottita dal Sole. Anche se oggi il Sole appare stabile (almeno da un punto di vista di climatologia terrestre), nel suo nucleo l'idrogeno viene continuamente trasformato in elio. Questo rende il nucleo sempre più denso e caldo, aumentando gradualmente il ritmo delle reazioni nucleari.

Quello che succede, quindi, è un lento ma continuo incremento della luminosità solare. Tra circa un miliardo di anni il Sole diventerà circa il 10% più luminoso di oggi. Può sembrare poco, ma per il clima terrestre è un cambiamento enorme. Con un irraggiamento solare maggiore, aumenterà anche l'evaporazione degli oceani e più vapore acqueo nell’atmosfera significa anche un effetto serra più intenso (il vapore è un potente gas serra) che farà aumentare ancora di più la temperatura e l’effetto di evaporazione.

La pressione del vapore acqueo aumenterà sempre di più (un po’ come succede quando si fa bollire l’acqua in una pentola con il coperchio) facendolo espandere e raggiungendo l’alta atmosfera, dove la radiazione ultravioletta del Sole romperà le molecole di H₂O in idrogeno e ossigeno libero. L’idrogeno, però, essendo molto leggero verrà disperso lentamente nello spazio. Insomma, nel corso di centinaia di milioni di anni gli oceani finiranno per prosciugarsi quasi completamente.

Con l'aumento della temperatura e (almeno inizialmente) delle piogge, aumenterà anche l'erosione delle rocce che farà aumentare il processo di sequestro di CO₂ causato dal dilavamento. Questo significa che, mancando il carbonio atmosferico, le piante non riusciranno più a fare la fotosintesi. Senza vegetazione collasseranno gli ecosistemi e si estingueranno tutti gli organismi complessi. Secondo alcune stime, gli ultimi organismi viventi che potrebbero rimanere nel futuro remoto della Terra saranno batteri termofili e i microrganismi che vivono nel sottosuolo.

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