L’abitabilità degli esopianeti

La chiave dell’abitabilità dei pianeti rocciosi extrasolari (cioè quelli che si trovano fuori dal nostro Sistema solare) potrebbe essere l’aria, o meglio il sistema di circolazione dell’aria nell’atmosfera. Un pianeta si può fregiare del titolo di abitabilità quando si trova in una precisa fascia del suo sistema planetario di riferimento, vale a dire in quella regione che permette la presenza di acqua allo stato liquido sulla superficie. Gli astronomi sono alla continua ricerca di un pianeta, possibilmente simile alla Terra, che sia abitabile e che quindi presenti caratteristiche simili a quelle che oggi abbiamo sul nostro pianeta. La presenza di acqua allo stato liquido e di aria respirabile è fondamentale, ma finora i candidati sono davvero pochi, anche se di esopianeti rocciosi ne sono stati scoperti a migliaia. Di recente, un gruppo di ricercatori dell’Università di Lovanio, Belgio, ha condotto 165 simulazioni climatiche su esopianeti che rivolgono permanentemente la stessa faccia al loro “sole”. Gli esperti hanno così potuto scoprire che due su tre modelli climatici portano all’abitabilità di alcuni pianeti. Un caso simile è stato trattato nel romanzo a fumetti della Sergio Bonelli Editore, “Il pianeta perduto” (vedi Media INAF), a cui ha collaborato – come consulente scientifico – anche Massimo Della Valle (direttore dell’Osservatorio Astronomico di Capodimonte dell’INAF), il quale ha descritto come potrebbe esistere un pianeta che offre sempre la stessa faccia al proprio sole e ha una notte a causa dell’eclisse prodotta da un pianeta compagno.
LO STUDIO BELGALudmila Carone, Rony Keppens e Leen Decin hanno esaminato i possibili climi di questi pianeti extrasolari con dettagli senza precedenti. «Sulla base di modelli 3D, abbiamo esaminato pianeti extrasolari con diversi periodi di rotazione e dimensioni», ha spiegato Ludmila Carone. «Abbiamo scoperto che questi pianeti rocciosi hanno tre climi possibili, due dei quali sono rendono i pianeti potenzialmente abitabili», ha aggiunto la ricercatrice nonché prima autrice dello studio pubblicato su Monthly notices of the Royal Astronomical Society. La maggior parte dei pianeti extrasolari orbita attorno a stelle relativamente piccole e fredde, conosciute come nane rosse, e solo esopianeti che orbitano abbastanza vicino alla loro stella possono avere temperature abbastanza caldi affinché l’acqua si mantenga allo stato liquido (come – ad esempio – la distanza Terra/Sole, ma ogni sistema planetario è diverso dagli altri). Essere così vicini al proprio “sole” ha anche un altro vantaggio, perché rende la loro individuazione e caratterizzazione anche più semplice. Molti pianeti extrasolari che orbitano molto vicino alle loro stelle, però, è probabile che mostrino sempre una sola faccia alla luce solare. Il risultato è che su un lato è sempre giorno e dall’altro è sempre notte. Nonostante ciò, incredibilmente il clima su questi pianeti non è necessariamente rovente su un lato e gelido dall’altro, perché esiste un efficiente “impianto di condizionamento” – come lo chiamano gli esperti – che mantiene le temperature superficiali stabili e adatte per l’abitabilità (sia di giorno che di notte – come sulla Terra).
I TRE MODELLI CLIMATICI – SuI pianeti extrasolari con periodi di rotazione inferiore a 12 giorni, un getto di vento verso est si forma negli strati superiori dell’atmosfera lungo l’equatore. Questo getto di vento interferisce con la circolazione atmosferica sul pianeta e le temperature nel suo lato “diurno” diventano troppo elevate per essere vivibili. È possibile quindi che esista un secondo sistema di venti che soffiano verso ovest alle alte latitudini. La terza opzione climatica combina questi getti (est ed ovest) ad alte latitudini permettendo di mantenere temperature “miti” su entrambi i lati del pianeta. Solo con future missioni spaziali si potrà confermare questa teoria. Pensiamo a CHEOPS(Characterizing ExOPlanets Satellite) di ESA/ASI, che verrà lanciato nel 2017 e a cui partecipa attivamente anche l’INAF. Ma anche il James Webb Space Telescope della NASA, che verrà lanciato nel 2018, così come PLATO di ESA/ASI, che verrà lanciato nel 2024, anche questo con un forte contributo dei ricercatori italiani. Isabella Pagano (INAF-Osservatorio Astrofisico di Catania) ha spiegato a Media INAF: «I pianeti rocciosi nelle regioni abitabili delle loro stelle sono tanto più facili da individuare quanto meno calda è la stella attorno a cui orbitano. Il catalogo di pianeti di cui andremo a studiare l’atmosfera nei prossimi anni, alla ricerca di impronte dovute all’eventuale presenza di vita, con strumenti come JWST o E-ELT, sarà quindi popolato principalmente da pianeti rocciosi che si trovano nelle zone abitabili delle stelle nane M. L’abitabilità di questi pianeti è però messa in forse da diversi fattori; uno di questi è il fatto che tra le stelle M molte posseggono cicli di attività magnetica ben più intensi di quello solare, determinando condizioni proibitive alla vita per l’intensa irradiazione di raggi UV e X che caratterizza l’attività magnetica». Ha aggiunto: «Un altro motivo è legato al fatto che, quando un pianeta è molto vicino alla propria stella, la sua rotazione tende a sincronizzarsi nel tempo con il periodo di rivoluzione. Quando questo avviene, il pianeta rivolge sempre la stessa faccia alla stella, così come la Luna fa nel suo moto attorno alla Terra. In questi pianeti quindi non ci sarebbe l’alternarsi di giorno e notte, e le condizioni di illuminamento sarebbero sempre le stesse per ogni meridiano. Lo studio di Carone e colleghi della KU di Leuven mostra che, anche in queste condizioni sfavorevoli, può generarsi una circolazione di venti che rende il clima compatibile con la presenza di vita. Questi risultati sono molto interessanti». E sulle prossime missioni: «Le missioni CHEOPS e PLATO dell’Agenzia spaziale Europea permetteranno di selezionare i pianeti più promettenti per la ricerca della vita. In particolare PLATO sarà anche in grado di determinare lo stato evolutivo di questi pianeti, permettendo quindi di verificare come le condizioni di abitabilità cambino nel tempo dalle fasi iniziali della formazione dei pianeti alla fase finale dell’evoluzione della stella».
di Eleonora Ferroni (INAF)

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