Abitabilità dei pianeti un po’ più grandi della Terra: potremmo scoprirla col James Webb

Si calcola che i pianeti subnettuniani siano tra 1,7 e 3,5 volte più grandi della Terra. Non esistono pianeti come questi nel sistema solare (credito: NASA/JPL-Caltech)

Come possiamo dedurre l’eventuale presenza di acqua liquida sulla superficie di un esopianeta con gli strumenti di cui disponiamo oggi? È una bella domanda. In effetti i telescopi odierni non possono arrivare a raccogliere informazioni dirette dalla superficie degli esopianeti ma si possono fare supposizioni tramite dati relativi ad altre caratteristiche.
E una di queste caratteristiche è l’atmosfera. Come spiega un nuovo studio pubblicato sull’Astrophysical Journal Letters, per capire la possibilità di presenza di acqua liquida sulla superficie di un particolare tipo di pianeta si può analizzare la chimica della sua atmosfera. Analizzare la chimica delle atmosfere degli esopianeti potrebbe essere presto possibile con i nuovi e più potenti telescopi.

Una civiltà aliena potrebbe capire presenza di vita sulla Terra

Anzi, già oggi, anche se ancora con un po’ di difficoltà, alcuni telescopi spaziali che si servono di complessi e sofisticati spettrometri possono analizzare la luce che proviene dall’atmosfera di un esopianeta per stabilire la presenza di determinati elementi chimici.
Lo stesso potrebbe avvenire, per esempio, per una civiltà extraterrestre che osservi la Terra: con strumentazioni adeguate potrebbe capire la presenza di anidride carbonica e di metano nella nostra atmosfera anche senza eseguire alcun imaging diretto della superficie. Con un po’ di fortuna, una eventuale civiltà aliena lontana diversi anni luce potrebbe cominciare ad avere forti sospetti sulla presenza di vita sul nostro pianeta con strumenti solo di poco più complessi rispetto agli strumenti più avanzati di cui disponiamo oggi.

Pianeti subnettuniani

Il nuovo studio si concentra sui pianeti “subnettuniani”. Si tratta di una tipologia di pianeti che nel nostro sistema solare non esiste. I pianeti subnettuniani sono tra 1,7 e 3,5 volte più grandi della Terra. Alcuni scienziati pensano che non si tratti di pianeti gassosi ma di pianeti con atmosfere molto spesse, molto più spesse della nostra, che nascondono, sotto questo enorme strato gassoso, superfici rocciose e forse anche oceani liquidi.

Equilibrio termochimico

Secondo i ricercatori hanno realizzato il nuovo studio, la densa atmosfera di un pianeta subnettuniano sarebbe sottoposta ad un fenomeno fisico denominato “equilibrio termochimico”: il calore verrebbe intrappolato sulla superficie aumentando la temperatura della superficie e della stessa atmosfera. Se quest’ultima superasse un certo limite (stimato in 770 °C dai ricercatori) si verificherebbe il suddetto fenomeno che altererebbe chimicamente la stessa atmosfera. Se l’atmosfera fosse fatta soprattutto da idrogeno, il carbonio e l’azoto si trasformerebbero in metano ed ammoniaca. Queste due sostanze, in presenza di un’atmosfera più fredda, non avrebbero infatti molte probabilità di esistere.

Firme chimiche dell’atmosfera forse rilevabili

Inoltre se ci fosse un oceano sotto la spessa atmosfera di un subnettuniano essa rilascerebbe ulteriori segnali. I ricercatori calcolano che in caso di presenza di un enorme oceano sotto una così densa atmosfera, quest’ultima sarebbe praticamente priva di ammoniaca e ci sarebbero anche dei cambiamenti nelle quantità di anidride carbonica e di monossido di carbonio.
Sono tutte firme chimiche dell’atmosfera che, qualora fossero individuate, suggerirebbero che il pianeta subnettuniano è troppo caldo per risultare abitabile. Se invece queste firme non venissero trovate, ciò allora non farebbe altro che mettere in risalto le buone chances di un pianeta subnettuniano di essere abitabile, come lascia intendere Renyu Hu, scienziato del Jet Propulsion Laboratory che ha guidato il team di studio.

Non ci resta che aspettare il telescopio James Webb

Non ci resta che aspettare il lancio del telescopio James Webb (dovrebbe avvenire poco prima di Natale): questo telescopio spaziale potrà contare su un potente spettrometro grazie al quale dovrebbe essere possibile studiare diverse caratteristiche delle atmosfere degli esopianeti. Analizzando le firme chimiche delle atmosfere, otterremmo informazioni che, nel caso dei pianeti subnettuniani, potrebbero indicarci anche la presenza di un oceano nascosto.

Note e approfondimenti

  1. [2108.04745] Unveiling shrouded oceans on temperate sub-Neptunes via transit signatures of solubility equilibria vs. gas thermochemistry (IA)

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