Gli astronomi hanno stilato un catalogo che conta diverse migliaia di esopianeti confermati, alcuni dei quali simili alla Terra, perlomeno nelle dimensioni e nella consistenza. Per capire quali degli esopianeti scoperti potrebbero ospitare la vita, oggi disponiamo unicamente di metodi indiretti. Uno di questi è lo studio dell’evoluzione della Terra.
Un team di ricercatori della Cornell University ha realizzato cinque modelli che rappresentano altrettanti snodi fondamentali dell’evoluzione della Terra.
Questi modelli raffigurano l’evoluzione della Terra durante le diverse epoche geologiche e potrebbero essere utilizzati come termine di paragone con possibili esopianeti abitabili.
Lo studio, condotto da Lisa Kaltenegger, professoressa associata di astronomia alla Cornell University e direttore del Carl Sagan Institute (CSI), ricorre ad alcune epoche geologiche che vengono utilizzate come “pietre miliari” che, grazie ai modelli spettrali saranno utili ai futuri telescopi avanzati che studieranno la Via Lattea alla ricerca di esopianeti simili alla Terra.
Tra queste nuove “armi” che a breve saranno a disposizione degli astronomi figurano il James Webb Space Telescope (JWST) e il Wide-Field Infrared Space Telescope (WFIRST), che inizieranno la loro vita operativa il primo nel 2021 e il secondo nel 2024.
I futuri telescopi spaziali e terrestri ai quali verranno accoppiati i modelli realizzati dal team della Kaltenegger potranno identificare pianeti simili alla Terra entro 50-100 anni luce di distanza.
Guardando all’evoluzione della Terra, il team ha realizzato 5 modelli che ricalcano cinque epoche distinte del nostro pianeta che saranno usati per capire in quale punto della loro evoluzione si trovano i potenziali esopianeti abitabili.
La Terra è l’unico pianeta abitabile che conosciamo, non è solo abitabile ora, lo è da miliardi di anni. Tuttavia abbiamo una visione parziale della sua abitabilità, quella odierna.
Il nostro pianeta nel corso del tempo è cambiato, in passato era geologicamente diverso, con un’atmosfera composta da gas che hanno svolto un ruolo importante nella sua evoluzione e nell’evoluzione della vita.
I modelli dell’evoluzione della Terra
Il primo dei modelli atmosferici della Terra che la Kaltenegger e il suo team hanno realizzato mostra come appariva il nostro pianeta circa 3,9 miliardi di anni fa.
Questa “Terra prebiotica” aveva un’atmosfera costituita in gran parte da anidride carbonica. il secondo modello detto “Terra anossica”, mostra com’era l’aspetto della Terra 3,5 miliardi di anni fa, quando l’atmosfera era priva di ossigeno.
Gli altri tre modelli mostrano l’evoluzione della Terra con la nascita e lo sviluppo degli organismi fotosintetici avvenuta 3,5 miliardi di anni fa e l’evento di ossigenazione della Terra avvenuto tra i 2,4 ai 2 miliardi di anni fa.
Con il passare delle ere la percentuale di ossigeno nell’atmosfera terrestre è passata dello 0,2% all’odierno del 21%.
Come spiega la Kaltenegger, la Terra è cambiata in maniera drastica dalla sua formazione ad oggi. Lo studio potrà aiutare gli astronomi a dare la caccia a esopianeti simili al nostro individuandoli nelle varie fasi utilizzando questi modelli come efficace riscontro.
Non sappiamo in che punto dell’evoluzione della Terra la percentuale di ossigeno nell’atmosfera ha raggiunto un valore relativamente elevato.
Tuttavia i modelli proposti offrono un quadro delle caratteristiche atmosferiche presenti sulla Terra miliardi di anni fa. Sulla base di questi modelli, è probabile che gli esopianeti con livelli di ossigeno inferiori all’1%, con ozono e metano, mostrino tracce di attività biologica.
Tra qualche anno altri telescopi affiancheranno i già citati JWST e WFIRST, i telescopi terrestri come l‘Extremely Large Telescope (ELT) dell’ESO , il Thirty Meter Telescope (TMT) e il Giant Magellan Telescope (GMT).
Con la loro ottica adattiva ad alta sensibilità, questi telescopi saranno in grado di condurre indagini di imaging diretta di esopianeti distanti e caratterizzarne le atmosfere.
Con i nuovi telescopi gli astronomi saranno in grado di osservare esopianeti rocciosi più piccoli con orbite più strette, (quindi simili alla Terra), mentre transitano di fronte alle loro stelle genitrici. In questo modo, la luce della stella filtrerà attraverso le loro atmosfere e produrrà spettri che gli astronomi studieranno per determinare le sostanze chimiche presenti.
Conoscendo la composizione chimica delle atmosfere degli esopianeti di tipo terrestre sarà possibile confrontarla con la storia dell’evoluzione della Terra. In questo modo gli astronomi potranno capire quali esopianeti potenzialmente ospitano la vita.
Se l’evoluzione della Terra è una strada utile da seguire, gli esopianeti in grado di sostenere la vita attraversano alcune fasi di transizione, in parte perché l’evoluzione della vita influenza l’evoluzione stessa dell’esopianeta.
Descrivere un esopianeta “simile alla Terra” o “potenzialmente abitabile” ha una dimensione temporale che necessita di una serie di condizioni nel tempo e le istantanee proposte dal team saranno molto utili in per le future ricerche.
