Il carbonio è come una patata

Il carbonio è l’elemento fondamentale per la creazione della vita biologica. Tuttavia, bisogna stare molto attenti. Se ce ne fosse troppo eliminerebbe un altro composto essenziale. La vita, forse, è più difficile del previsto e dipende molto dalla storia della stella madre.

La nostra stella è povera di carbonio. Questo è un dato di fatto quando la si confronta con altre sue simili. Perché? Beh… sono i casi della vita (stellare). Stelle come il Sole non hanno ancora prodotto il “loro” carbonio e quindi quello che hanno proviene dall’esterno, senza alcuna regola prefissata. Questione di fortuna (o di sfortuna). Normalmente gli elementi che sono presenti all’interno di una stella rispecchiano quelli del disco dove si formano i pianeti. In poche parole, i pianeti “figli” riflettono abbastanza bene le abbondanze chimiche della stella madre. E’ una cosa abbastanza ovvia, dato che stella e disco sono nati praticamente assieme dalla stessa nube originaria.

Avete già capito dove voglio arrivare. La Terra non può essere definito un pianeta ricco di carbonio e la materia base di cui è fatta abbonda, invece, di silicio. Un pianeta che possiede la vita biologica fondata sul carbonio ed  è povera di questo elemento essenziale. Sembra un’assurdità. Se c’era un mondo dove forse si poteva “provare” a costruire alieni basati sui composti del silicio era proprio il nostro e … invece. Niente da fare. Anche se “relativamente” poco, il carbonio e i suoi composti sono riusciti a dominare, comunque, la vita biologica (meno male per noi…). Tuttavia, qualcuno potrebbe pensare: “Se con poco carbonio e tanto silicio si è riusciti ad arrivare a una vita biologica così complessa, figurati cosa potrebbe succedere su un pianeta ricco di carbonio. Altro che superuomini!”.

Purtroppo o per fortuna le cose non vanno così. Il carbonio ha un grave vizio, quello di combinarsi facilmente con l’ossigeno. E più carbonio c’è e più ossigeno viene catturato. Il che andrebbe anche bene per la fabbrica delle molecole organiche, ma molto meno bene per l’acqua. In parole povere, l’acqua farebbe una grande fatica a formarsi negli asteroidi e nelle comete e la Terra aspetterebbe invano una pioggia ghiacciata. Conclusione: i pianeti troppo ricchi di carbonio sarebbero completamente “secchi”.

Sembra un conclusione ironica: l’elemento base della vita, se diventasse troppo abbondante, “ruberebbe” l’ossigeno dell’acqua e non permetterebbe la formazione di un altro composto essenziale alla vita.

Questo andamento molto ambiguo, deve far ripensare alla definizione di zona abitabile attorno ad altre stelle. Va bene definirle, soprattutto, come zone in cui può esistere l’acqua allo stato liquido, ma, nel frattempo, bisogna controllare molto bene la composizione della stella.  Non basta studiare la temperatura, ma anche il tipo di “miscela” a disposizione  e se essa va bene sia per mantenere vita biologica sia per accettare acqua allo stato liquido.

pianeta liquido e pianeta secco
Visione artistica di un pianeta povero di carbonio (sinistra) e di uno molto ricco (a destra). Essi si trovano entrambi alla giusta distanza dalla “mamma” e hanno le stesse dimensioni. Due fratelli quasi gemelli. Tuttavia, quello di sinistra è ricco di silicio e i suoi oceani sono colmi di acqua proveniente dagli asteroidi e dalle comete. Quello di destra luccica per i diamanti che si trovano un po’ ovunque, ma è completamente arido e secco: non una goccia d’acqua. Gli asteroidi di quella stella sono soprattutto composti di composti del carbonio, ma privi di ghiaccio d’acqua. Fonte: NASA/JPL-Caltech

Una specie di zuppa in parte iniziata subito dopo il Big Bang e in parte con i doni delle stelle successive. Un bel minestrone, in cui gli ingredienti fondamentali non superano la decina, ma che non sono stati inseriti tutti assieme e con le stesse proporzioni. Le migliori “verdure” sono: l’idrogeno e l’elio (i primi a essere messi in pentola) e poi l’azoto, il silicio, il carbonio e l’ossigeno. Tuttavia, non bastano buone verdure per fare un buon minestrone. Bisogna anche saperle dosare! Ad esempio, se si mettono troppe patate la zuppa diventa troppo densa, dato che le patate assorbono facilmente il liquido. Permettetemi di pensare al carbonio come a una patata nella minestra: si succhia tutta l’acqua e rende il composto quasi solido.

A parte gli scherzi, in realtà un’abbondanza eccessiva di carbonio non permetterebbe di formare acqua nel disco proto planetario e i suoi trasportatori ideali, provenienti dalle zone più esterne, non ne avrebbero a sufficienza per riempire gli oceani terrestri.

Sono stati eseguite numerose simulazioni variando le abbondanze chimiche delle stelle e si è stabilito che dove predomina il carbonio, l’acqua non riuscirebbe mai a formarsi a sufficienza per creare oceani su pianeti inseriti nelle zone abitabili. Forse è meno facile del previsto trovare degli alieni (come noi).

Morale della favola? Il minestrone deve essere fatto proprio secondo la ricetta della nonna!

L’articolo originario può scaricarsi QUI (gratis) e si riferisce all’anno scorso, ma solo oggi ne sono stati discussi i risultati nei giusti dettagli.

di Vincenzo Zappalà – tratto da: L’Infinito Teatro del Cosmo