Non esiste un modo perfetto per fare qualsiasi cosa, inclusa la ricerca di esopianeti. Ogni metodo di ricerca di pianeti ha qualche tipo di pregiudizio. Abbiamo trovato la maggior parte degli esopianeti utilizzando il metodo del transito, che è sbilanciato verso i pianeti più grandi. Quelli più grandi più vicini alle loro stelle bloccano più luce, il che significa che rileviamo i mondi grandi che transitano davanti alle loro stelle più facilmente di quanto rileviamo quelli piccoli.
I pianeti che supportano la vita hanno maggiori probabilità di essere piccoli
Questo è un problema perché alcune ricerche affermano che i pianeti che supportano la vita hanno maggiori probabilità di essere piccoli, come la Terra. È tutto a causa delle lune e dell’instabilità dello streaming.
Consideriamo la Luna della Terra. Sebbene non vi sia consenso su ogni aspetto della Luna e sul suo ruolo, ci sono prove che essa contribuisce a rendere possibile la vita sulla Terra e ha aiutato la vita a sostenersi per così tanto tempo. Come caratteristica dei satelliti naturali, è enorme. Delle circa 300 (e oltre) lune del nostro Sistema Solare, la Luna è la quinta più grande, ma questo non racconta la storia della sua relazione con il nostro pianeta.
Il diametro della Luna è circa un quarto del diametro terrestre e la sua massa è circa l’1,2% di quella terrestre. I quattro satelliti naturali del Sistema Solare che sono più grandi della Luna orbitano attorno ai giganti gassosi Giove e Saturno. Quelle lune sono piccole rispetto ai loro pianeti.
Ciò significa che la Luna ha effetti diversi sulla Terra rispetto a quelli che hanno le altre lune sui loro mondi.
La Luna stabilizza l’inclinazione orbitale della Terra, il che aiuta a mantenere stabile il clima e consente alla vita di prosperare e agli organismi di adattarsi. Crea maree, che potrebbero aver avuto un ruolo nella formazione degli acidi nucleici e della vita. La Luna potrebbe anche aiutare la Terra a mantenere la sua magnetosfera protettiva. In un modo o nell’altro, la Terra sarebbe un posto molto diverso senza la sua enorme Luna.
Lo studio
Una nuova ricerca pubblicata su The Planetary Science Journal ha dimostrato che dovremmo cercare piccoli pianeti se vogliamo trovare mondi che supportino la vita perché i pianeti piccoli hanno maggiori probabilità di ospitare lune più grandi. La ricerca è intitolata “ The Limited Role of the Streaming Instability during Moon and Exomoon Formation”, cui autore principale è Miki Nakajima, Professore assistente di scienze della terra e dell’ambiente presso l’Università di Rochester.
“I mondi relativamente piccoli, simili alle dimensioni della Terra, sono più difficili da osservare e non sono stati l’obiettivo principale della caccia alle lune”, ha detto l’autore principale Nakajima: “Prevediamo però che questi mondi siano in realtà candidati migliori per ospitare lune”.
La teoria principale per la formazione della Luna è l’ipotesi dell’impatto gigante. Si afferma che quando la Terra era molto giovane, circa 4,5 miliardi di anni fa, un protopianeta delle dimensioni di Marte chiamato Theia si schiantò contro la Terra. La collisione creò un toroide rotante di roccia fusa che orbita attorno alla Terra. Alcuni ricaddero sulla Terra, mentre il resto si fuse sulla Luna. C’è ancora molto dibattito su questo, ma è la teoria principale.
È qui che entra in gioco l’instabilità dello streaming.
Questa ricerca mette in discussione il ruolo dell’instabilità del flusso nella formazione della Luna. Alcuni scienziati pensano che la formazione dei pianeti sia la stessa cosa della formazione della Luna. Tuttavia, sebbene l’instabilità del flusso sia importante per la formazione dei pianeti, potrebbe non esserlo per la formazione di grandi lune come quella della Terra, che contribuiscono a rendere i pianeti abitabili.
Nella loro ricerca, Nakajima e i suoi colleghi hanno utilizzato simulazioni per esaminare il ruolo dell’instabilità del flusso nella formazione della Luna. L’instabilità del flusso descrive l’effetto che la resistenza ha sull’accrescimento di materia in un disco protoplanetario che porta ai planetesimi. All’interno di un disco, la resistenza spinge rapidamente le particelle solide a concentrarsi spontaneamente in grumi. Questi grumi possono quindi collassare e formare planetesimi.
La domanda è: l’instabilità del flusso gioca lo stesso ruolo nella formazione delle lune attorno ai pianeti? In questo caso il disco non è un disco protoplanetario ma un disco di detriti risultante da una collisione.
“Qui, indaghiamo per la prima volta l’effetto dell’instabilità del flusso nel disco di formazione della Luna e scopriamo che questa instabilità può rapidamente formare lune di circa 100 km”, hanno spiegato gli autori nel loro studio: “Queste piccole lune non sono abbastanza grandi da evitare una forte resistenza e cadono comunque rapidamente sulla Terra”.
“Queste lune potrebbero crescere ulteriormente una volta che il disco si raffredda abbastanza e la frazione di massa del vapore del disco diventa piccola”, hanno aggiunto gli studiosi: “A questo punto una quantità significativa della massa del disco è andata perduta e il disco rimanente potrebbe formare solo una piccola luna”.
Conclusioni
Perché se ne formi una luna grande come quella della Terra, la collisione deve essere meno energetica di quella tra pianeti molto più massicci. Se Theia fosse stata più massiccia, il calore dell’impatto avrebbe creato un disco completamente vaporizzato. Solo una luna molto più piccola avrebbe potuto formarsi in un disco del genere.
I ricercatori ritengono che l’instabilità del flusso potrebbe non aiutare la formazione di grandi lune in dischi ricchi di vapore. Lune leggermente grandi come la Luna della Terra, che potrebbero essere necessarie per la vita, potrebbero formarsi solo in dischi poveri di vapore. I mondi più massicci hanno collisioni più energetiche, che creano dischi ricchi di vapore. I pianeti più piccoli hanno dischi poveri di vapore dove si possono formare lune più grandi.
Quindi, se vogliamo trovare pianeti che supportano la vita, cerchiamo mondi piccoli dove è più probabile che si formino lune più grandi: “Troviamo un ruolo limitato dell’instabilità del flusso nella formazione dei satelliti in un disco indotto dall’impatto, mentre gioca un ruolo chiave durante la formazione dei mondi”, hanno concluso gli autori.
