NASA: E’ probabile che gli esopianeti con gli oceani siano comuni nella Via lattea

Qualche anno fa la scienziata planetaria Lynnae Quick si è domandata se alcuni esopianeti potrebbero somigliare alle lune ricche d’acqua in orbita attorno a Giove e Saturno. Nonostante queste lune siano prive di atmosfera e coperte da una crosta ghiacciata, sono tra i principali obiettivi nella ricerca della vita oltre la Terra. Principalmente riguarda La luna di Saturno Encelado e la luna di Giove Europa, che gli scienziati classificano come “mondi oceanici”.
Lynnae Quick, scienziata della NASA specializzata in vulcanismo e mondi oceanici ha spiegato: “Pennacchi d’acqua fuoriescono da Europa ed Encelado, quindi possiamo dire che questi corpi hanno oceani sotterranei sotto i loro gusci di ghiaccio, e hanno energia che guida i pennacchi, che sono due requisiti per la vita come la conosciamo. Quindi se stiamo pensando a questi luoghi come possibilmente abitabili, forse anche le versioni più grandi di essi in altri sistemi planetari sono abitabili“.
Quick, del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, ha deciso di capire se, ipoteticamente, ci sono esopianeti simili a Europa ed Encelado nella Via Lattea. Eventuali pennacchi rilasciati dagli esopianeti potrebbero in futuro essere studiati da potenti telescopi in grado di rilevarli.
Lynnae Quick e il suo team dopo aver analizzato diverse decine di esopianeti, compreso il sistema TRAPPIST-1, hanno capito qualcosa di importante: più di un quarto di essi potrebbero essere mondi oceanici, con gran parte di essi che probabilmente ospita oceani sotto strati di ghiaccio superficiale, come Europa ed Encelado. Inoltre, molti di questi esopianeti potrebbero rilasciare più energia di Europa ed Encelado.
In futuro, gli scienziati potrebbero essere in grado di mettere alla prova le previsioni della Quick e del suo team misurando il calore emesso da un esopianeta o rilevandone le eruzioni vulcaniche o criovunlcaniche (liquido o vapore anziché roccia fusa) nelle lunghezze d’onda della luce emesse dalle molecole nell’atmosfera di un esopianeta. Oggi è impossibile osservare direttamente lontani esomondi perché nascosti dalla luce emessa dalla stella madre e per questo si fa affidamento all’analisi matematica e alla comprensione del nostro sistema solare per farne dei modelli.
Aki Roberge, astrofisico del Goddard che ha collaborato con la Quick afferma: “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. Ma nel sistema solare, le lune ghiacciate con gli oceani, che sono lontane dal calore del Sole, hanno dimostrato di poter avere le caratteristiche che riteniamo necessarie per la vita“.
La caccia ai “mondi oceanici” è iniziata con la selezione di 53 esopianeti con dimensioni fino a otto volte quella della Terra. Gli scienziati pensano che pianeti di queste dimensioni siano, diversamente da quelli gassosi, più propensi a sostenere l’acqua liquida sopra o sotto la loro superficie. Lo studio del team guidato dalla Quick è iniziato nel 2017 e da allora altri 30 esopianeti che soddisfano questi parametri sono stati scoperti e aggiunti a quelli selezionati in precedenza. Lo studio è stato pubblicato il 18 giugno sulla rivista Publications of the Astronomical Society of the Pacific.
Quick e il suo team una volta identificati i pianeti giusti hanno cercato di determinare quanta energia ciascuno potrebbe generare e rilasciare sotto forma di calore. Il team ha considerato due fonti primarie di calore. Il calore radiogenico che viene generato nel corso di miliardi di anni dal lento decadimento dei materiali radioattivi nel mantello e nella crosta di un pianeta. Quel tasso di decadenza dipende dall’età del pianeta e dalla massa del suo mantello. Altri scienziati avevano già determinato queste relazioni per pianeti delle dimensioni della Terra. Quindi, 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 generato dalla forza di marea, che è l’energia prodotta dal trascinamento gravitazionale quando un oggetto orbita attorno ad un altro. I pianeti in orbite ellittiche mutano la distanza tra loro e le loro stelle mentre orbitano. Ciò porta a cambiamenti nella forza gravitazionale tra i due oggetti e provoca la deformazione del pianeta, generando attraverso l’attrito il calore che viene irradiato nello spazio attraverso la superficie.
I pianeti rilasciamo calore anche attraverso vulcani, criovulcani e 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.
Troppa attività vulcanica può trasformare un mondo vivibile in un oceano di magma. Mentre un’attività troppo scarsa può bloccare il rilascio di gas che creano l’atmosfera, lasciando una superficie fredda e sterile. La giusta quantità supporta un pianeta abitabile e umido come la Terra o una luna eventualmente abitabile come Europa.
Nel prossimo decennio, la missione Europa Clipper della NASA esplorerà la superficie e il sottosuolo di Europa e fornirà dati sull’ambiente sotto la superficie. Più scienziati possono conoscere Europa e altre lune potenzialmente abitabili del nostro sistema solare, meglio saranno in grado di comprendere mondi simili attorno ad altre stelle, che potrebbero essere abbondanti, secondo i risultati ottenuti fino ad oggi.
Lynnae Quick, che è anche un membro del team scientifico sia nella missione Clipper che nella missione Dragonfly sulla luna di Saturno, Titano afferma: “Le prossime missioni ci daranno la possibilità di vedere se le lune oceaniche nel nostro sistema solare potrebbero supportare la vita. Se troviamo segni chimici della vita, possiamo provare a cercare segni simili a distanze interstellari“.
Quando il nuovo telescopio spaziale Webb verrà lanciato, gli scienziati proveranno a rilevare le firme chimiche nelle atmosfere di alcuni dei pianeti nel sistema TRAPPIST-1, che dista solamente 39 anni luce dalla Terra. Nel 2017, gli astronomi hanno annunciato che questo sistema è composto da sette pianeti delle dimensioni della Terra. Alcuni hanno suggerito che potrebbero possedere oceani e le stime di Quick supportano questa idea. Secondo i calcoli del suo team, TRAPPIST-1 e, f, g e h potrebbero essere mondi oceanici, che li collocherebbe tra i 14 mondi oceanici identificati dagli scienziati in questo studio.
I ricercatori hanno predetto che questi esopianeti hanno oceani considerando le temperature superficiali di ciascuno. Questa informazione è rivelata dalla quantità di radiazione stellare che ogni pianeta riflette nello spazio. Il team di Quick ha anche tenuto conto della densità di ciascun pianeta e della quantità stimata di riscaldamento interno che genera rispetto alla Terra.
“Se vediamo che la densità di un pianeta è inferiore a quella terrestre, ciò indica che potrebbe esserci più acqua e non più roccia e ferro“, afferma Quick. “E se la temperatura del pianeta consente l’acqua liquida, hai un mondo oceanico“.
“Ma se la temperatura superficiale di un pianeta è inferiore a 32 gradi Fahrenheit (0 gradi Celsius), dove l’acqua è congelata“, dice Quick, “allora abbiamo un mondo oceanico ghiacciato e le densità per quei pianeti sono persino inferiori“.