Lo studio degli esopianeti è maturato considerevolmente negli ultimi 10 anni. Durante questo periodo, sono stati scoperti la maggior parte degli oltre 4.000 esopianeti che ci sono attualmente noti.
E, negli ultimi anni, lo studio a spostarsi dal processo di scoperta alla caratterizzazione. Sapiamo, inoltre, gli strumenti, orbitali e di terra, di prossima generazione consentiranno studi che riveleranno molto sulle superfici e le atmosfere degli esopianeti.
In alcuni, le recenti scoperte hanno sollevato una domanda interessante che capovolge il punto di vista: cosa vedrebbe una specie sufficientemente avanzata se studiasse da lontano il nostro pianeta? Usando i dati a lunghezza d’onda multipla emessa della Terra, un team di scienziati del Caltech è stato in grado di costruire una mappa di come apparirebbe la Terra ad un osservatore alieno lontano.
Oltre ad affrontare il prurito della curiosità, questo studio potrebbe anche aiutare gli astronomi a ricostruire le caratteristiche superficiali degli esopianeti “simili alla Terra” in futuro.
Lo studio che descrive i risultati ottenuti dal team, intitolato “Earth as a Exoplanet: A Two -dimension Alien Map“, è recentemente apparso sulla rivista Science Mag e sarà prossimamente pubblicato in The Astrophysical Journal Letters.
Si tratta di un lavoro condotto da Siteng Fan e ha incluso numerosi ricercatori della Divisione di Scienze geologiche e planetarie (GPS) del California Institute of Technology e del Jet Propulsion Laboratory della NASA.
Nel cercare pianeti potenzialmente abitabili oltre il nostro Sistema Solare, gli scienziati sono costretti ad adottare un approccio indiretto. Dato che la maggior parte degli esopianeti non può essere osservata direttamente, per conoscere la loro composizione atmosferica o le caratteristiche della superficie, gli scienziati devono accontentarsi di alcune indicazioni che dimostrano quanto “simile alla Terra” sia un pianeta.
Fan ha spiegato su Universe Today che ciò riflette i limiti con cui gli astronomi devono fare attualmente fare i conti nei loro studi.
“In primo luogo, gli attuali studi sugli esopianeti hanno il limite che non è ancora chiaro quali siano i requisiti minimi per l’abitabilità. Vi sono alcuni criteri proposti, ma non siamo sicuri che siano sufficienti o necessari. In secondo luogo, anche con questi criteri, le attuali tecniche di osservazione non sono buone abbastanza per confermare l’abitabilità, specialmente su pianeti extrasolari simili alla Terra, cioè relativamente piccoli, a causa della difficoltà di rilevarli e stabilirne parametri precisi“.
Dato che la Terra è l’unico pianeta che conosciamo in grado di sostenere la vita, il team ha teorizzato che capire come apparirebbero osservazioni remote della Terra potrebbero aiutarci, per paragone, ad analizzare gli esopianeti.
“La Terra è l’unico pianeta che conosciamo che contiene vita“, ha detto Fan. “Studiare come apparirebbe la Terra ad osservatori distanti ci darebbe una traccia su come individuare potenziali esopianeti abitabili“.
Uno degli elementi più importanti del clima terrestre (e che è fondamentale per tutta la vita sulla sua superficie) è il ciclo dell’acqua, che ha tre fasi distinte. Questi includono la presenza di vapore acqueo nell’atmosfera, nuvole di acqua condensata e particelle di ghiaccio e la presenza di corpi idrici sulla superficie.
Pertanto, la presenza di questi potrebbe essere considerata una potenziale indicazione di abitabilità e persino indicazioni di vita (alias biosignature) che potrebbero essere osservate a distanza. Ergo, essere in grado di identificare le caratteristiche di superficie e le nuvole sugli esopianeti sarebbe essenziale per porre dei vincoli sulla loro abitabilità.
Per determinare come apparirebbe la Terra ad osservatori distanti, il team ha compilato 9740 immagini della Terra che sono state prese dal satellite DSCOVR (Deep Space Climate Observatory) della NASA. Le immagini sono state scattate ogni 68 e 110 minuti in un periodo di due anni (2016 e 2017) e sono riuscite a catturare la luce riflessa dall’atmosfera terrestre a più lunghezze d’onda.
Fan e i suoi colleghi hanno quindi combinato le immagini per formare uno spettro di riflessione a 10 punti tracciato nel tempo, che sono stati quindi integrati sul disco terrestre. Ciò ha effettivamente riprodotto l’aspetto con la Terra potrebbe apparire ad un osservatore a molti anni luce di distanza se osservassero la Terra per un periodo di due anni.
“Abbiamo scoperto che il secondo componente principale della curva della luce della Terra è fortemente correlato alla frazione terrestre dell’emisfero illuminato (r ^ 2 = 0,91)“, ha detto Fan. “Combinando con la geometria di visualizzazione, ricostruire la mappa diventa un problema di regressione lineare“.
(S. Fan et al., ApJ 2019)
Dopo aver analizzato le curve risultanti e averle confrontate con le immagini originali, il team di ricerca ha scoperto quali parametri delle curve corrispondevano a terra e copertura nuvolosa. Hanno quindi selezionato i parametri che più si avvicinano all’area terrestre e l’hanno adattato alla rotazione della Terra di 24 ore, che ha dato loro una mappa sagomata (vedi sopra) che rappresenta l’aspetto della curva della luce terrestre da anni luce di distanza.
Le linee nere rappresentano il parametro della funzione di superficie e corrispondono approssimativamente alle coste dei principali continenti. Questi sono ulteriormente colorati in verde per fornire una rappresentazione approssimativa di Africa (centro), Asia (in alto a destra), Nord e Sud America (a sinistra) e Antartide (in basso).
Ciò che si trova in mezzo rappresenta gli oceani della Terra, con le sezioni più basse indicate in rosso e quelle più profonde in blu.
Questo tipo di rappresentazioni, quando applicate alle curve di luce di esopianeti distanti, potrebbero consentire agli astronomi di valutare se un esopianeta ha gli oceani, le nuvole e le calotte polari – tutti gli elementi necessari per determinare se un esopianeta sia “simile alla Terra” (cioè, ipoteticamente abitabile).
“L’analisi delle curve di luce in questo lavoro ha implicazioni per determinare le caratteristiche geologiche e i sistemi climatici sull’esopianeta. Abbiamo scoperto che la variazione della curva della luce della Terra è dominata da nuvole e terra / oceano, che sono entrambi cruciali per la vita sulla Terra. Riteniamo, quindi, che esopianeti che presentassero queste caratteristiche sarebbero simili alla Terra e più probabilmente ospiterebbero la vita“.
Nel prossimo futuro, strumenti di prossima generazione come il James Webb Space Telescope (JWST) consentiranno studi molto più dettagliati degli attuali. Inoltre, gli strumenti di terra che andranno online nel prossimo decennio – come l’Extremely Large Telescope (ELT), il Thirty Meter Telescope (TMT) e il Giant Magellan Telescope (GMT) – dovrebbero consentire studi di imaging diretto di pianeti più piccoli e rocciosi che orbitano più vicino alle loro stelle.
Aiutati da studi che aiutano a risolvere le caratteristiche della superficie e le condizioni atmosferiche, gli astronomi potranno finalmente essere in grado di dire con fiducia quali esopianeti sono potenzialmente abitabili e quali no.
Con un po ‘di fortuna, la scoperta di una Terra 2.0 (o di diverse Terre) potrebbe essere ormai a pochi anni di distanza!
Fonte: Universe Today.
