Deep Space Network IT

I pianeti con oceani sono comuni nella galassia?

19 giugno 2020
In attesa di poter lanciare il James Webb Telescope alcuni scienziati della NASA hanno effettuato un'analisi matematica di alcune decine di esopianeti. Più di un quarto degli esopianeti osservati potrebbero essere mondi oceanici la cui maggioranza è probabile ospiti degli oceani sotto strati di ghiaccio superficiale, simile alle lune Europa ed Encelado.

Diversi anni fa la scienziata planetaria Lynnae Quick iniziò a chiedersi se uno qualsiasi degli oltre 4.000 esopianeti conosciuti, i pianeti al di fuori del nostro Sistema Solare, potesse assomigliare ad alcune delle lune acquose intorno a Giove e Saturno. Sebbene alcune di queste lune non abbiano atmosfere e siano coperte di ghiaccio, sono ancora tra i principali obiettivi nella ricerca della NASA per la possibilità di trovare vita oltre la Terra. E la luna di Saturno Encelado e la luna di Giove Europa, che gli scienziati classificano come "mondi oceanici", ne sono buoni esempi.
"Dei pennacchi d'acqua eruttano da Europa ed Encelado, quindi possiamo dire che questi corpi hanno oceani sotterranei sotto i loro gusci di ghiaccio e possiedono energia che provoca questi pennacchi: due requisiti fondamentali per la presenza vita così come la conosciamo" dice Quick, scienziata planetario della NASA specializzata in vulcanismo e mondi oceanici. "Quindi se riteniamo questi luoghi come possibilmente abitabili forse anche versioni più grandi simili a essi, presenti in altri sistemi planetari, potrebbero esserlo."
Così la Quick ha deciso di esplorare se - ipoteticamente - ci sono pianeti simili a Europa ed Encelado nella galassia della Via Lattea che potrebbero anche essere abbastanza attivi geologicamente da emettere pennacchi attraverso le loro superfici che un giorno potrebbero essere rilevate dai telescopi.
Attraverso un'analisi matematica di diverse decine di esopianeti, compresi i pianeti nel vicino sistema TRAPPIST-1, Quick e i suoi colleghi hanno appreso qualcosa di significativo: più di un quarto degli esopianeti che hanno studiato potrebbe essere un mondo oceanico, e la maggioranza do essi probabilmente ospita oceani sotto strati di ghiaccio superficiale, simili a Europa ed Encelado. Inoltre, molti di questi pianeti potrebbero rilasciare più energia di Europa ed Encelado stessi.
Gli scienziati potrebbero un giorno essere in grado di testare le previsioni di Quick misurando il calore emesso da un esopianeta o rilevando eruzioni vulcaniche o criovanolcaniche (liquido o vapore anziché roccia fusa) nelle lunghezze d'onda della luce emesse dalle molecole nell'atmosfera di un pianeta. Per ora gli scienziati non possono vedere gli esopianeti in dettaglio, sono troppo lontani e troppo avvolti dalla luce delle loro stelle. Ma considerando le uniche informazioni disponibili - dimensioni, masse e distanze degli esopianeti dalle loro stelle - scienziati come Quick e i suoi colleghi possono sfruttare i modelli matematici e la nostra comprensione del Sistema Solare per cercare di immaginare le condizioni che potrebbero modellare gli esopianeti in mondi vivibili o non.
Mentre gli assunti che rientrano in questi modelli matematici non sono altro che ipotesi istruite, possono comunque aiutare gli scienziati a restringere l'elenco dei più promettenti esopianeti dove cercare condizioni favorevoli alla vita in modo ai quali il prossimo James Webb Space Telescope della NASA o altre missioni spaziali possano dare seguito.
"Le missioni future per cercare segni di vita oltre il Sistema Solare sono focalizzate su pianeti come il nostro che hanno una biosfera globale così abbondante da cambiare la chimica dell'intera atmosfera", afferma Aki Roberge, un astrofisico del Goddard Space Center della NASA che ha collaborato con Quick in questa analisi. "Ma nel Sistema Solare, le lune ghiacciate con gli oceani, che sono lontane dal calore del Sole, hanno dimostrato di avere ugualmente le caratteristiche che riteniamo necessarie per la vita."
Per cercare possibili mondi oceanici il team di Quick ha selezionato 53 esopianeti con dimensioni molto simili alla Terra e sino a quelli di massa fino a otto volte maggiore. Gli scienziati ritengono che pianeti di queste dimensioni siano più solidi di quelli gassosi e, quindi, più propensi a sostenere l'acqua liquida sopra o sotto le loro superfici. Almeno altri 30 pianeti che soddisfano questi parametri sono stati scoperti da quando la Quick e i suoi colleghi hanno iniziato i loro studi nel 2017, ma non sono stati inclusi nell'analisi, che è stata pubblicata il 18 giugno sulla rivista Publications of the Astronomical Society of the Pacific.
Dopo aver identificato questi pianeti delle dimensioni di una Terra, la Quick e il suo team hanno cercato di determinare quanta energia ciascuno di essi avrebbe potuto generare e rilasciare come calore. Il team ha considerato due fonti primarie di calore. Il primo calore radiogenico viene generato nel giro di miliardi di anni dal lento decadimento dei materiali radioattivi presenti nel mantello e nella crosta di un pianeta. Quel tasso di decadenza dipende dall'età di un pianeta e dalla massa del suo mantello. Altri scienziati avevano già determinato queste relazioni per pianeti delle dimensioni della Terra così la Quick e il suo team hanno applicato il tasso di decadimento alla loro lista di 53 pianeti, supponendo che ognuno abbia la stessa età della sua stella e che il suo mantello occupi la stessa proporzione del volume del pianeta del mantello terrestre.
Successivamente, i ricercatori hanno calcolato il calore prodotto da altri elementi come la forza di marea, che è l'energia generata dal trascinamento gravitazionale quando un oggetto orbita attorno ad un altro. I pianeti in orbite distese o ellittiche spostano la distanza tra loro e le loro stelle mentre li girano attorno. Ciò porta a cambiamenti nella forza gravitazionale tra i due oggetti e provoca l'allungamento del pianeta, generando così calore che, alla fine, viene disperso nello spazio attraverso la superficie.
Un'ulteriore via di fuga di questo calore è attraverso i vulcani o i criovulcani oppure attraverso la tettonica, che è un processo geologico responsabile del movimento dello strato roccioso o ghiacciato più esterno di un pianeta o di una luna. Qualunque sia il modo in cui il calore viene scaricato, sapere quanto un pianeta ne emette è importante perché potrebbe sia consentire che distruggere la sua abitabilità.



Ad esempio, troppa attività vulcanica può trasformare un mondo vivibile in un incubo di fuoco. Ma un'attività troppo scarsa può bloccare il rilascio di gas che creano un'atmosfera, lasciando una superficie fredda e sterile. La giusta quantità supporta un pianeta vivibile e umido come la Terra o una luna eventualmente vivibile come Europa.
Nel prossimo decennio, la missione Europa Clipper della NASA esplorerà la superficie e il sottosuolo di Europa e fornirà approfondimenti sull'ambiente sotto la superficie. Più gli scienziati possono conoscere di Europa e delle altre lune potenzialmente abitabili del nostro Sistema Solare, meglio saranno in grado di comprendere mondi simili attorno ad altre stelle - che potrebbero essere numerosi, stando ai risultati odierni.
"Le prossime missioni ci daranno la possibilità di vedere se le lune oceaniche nel nostro Sistema Solare siano in grado di sostenere la vita" afferma la Quick, che è inoltre un membro del team scientifico sia nella missione Clipper che nella missione Dragonfly sulla luna di Saturno, Titano. "Se troviamo qui tracce chimiche della vita, possiamo provare a cercare segni simili a distanze interstellari."

Quando il James Webb Space Telescope verrà lanciato, gli scienziati proveranno a rilevare le tracce chimiche nelle atmosfere di alcuni dei pianeti nel sistema TRAPPIST-1, che dista 39 anni luce da noi nella costellazione dell'Acquario. Nel 2017, gli astronomi hanno annunciato che questo sistema possiede sette pianeti delle dimensioni della Terra. Alcuni hanno suggerito che alcuni di questi pianeti potrebbero essere acquosi e le stime della Quick sostengono questa idea. Secondo i calcoli del suo team TRAPPIST-1 e, f, g e h potrebbero essere mondi oceanici il che li collocherebbe tra i 14 altri mondi oceanici identificati dagli scienziati in questo studio.

fonti: NASA Goddard Space Flight Center

Dello stesso argomento