Uno dei sette pianeti del sistema TRAPPIST-1 potrebbe essere il primo esopianeta in cui il telescopio spaziale James Webb rileverà segni incontestabili di vita? La vita potrebbe essere possibile se questi pianeti si sono formati avendo inizialmente più acqua della Terra, Venere o Marte, ha detto l’astrobiologo Andrew Lincowski dell’Università di Washington. TRAPPIST-1 è una stella lontana solo 40 anni luce, intorno alla quale orbitano, molto vicini tra loro, ben sette pianeti.
Trappist-1, una nana rossa molto interessante
La stella ospite è una nana rossa di tipo M molto fredda che riesce a malapena a fondere l’idrogeno nel suo nucleo. Ha il 9% della massa, il 12% del raggio e solo lo 0,06% della luminosità del nostro Sole.
La nana rossa si trova nella costellazione dell’Acquario e deve il suo nome al piccolo telescopio terrestre Transiting Planets e Planetesimals Small Telescope, la struttura che per la prima volta ha trovato prove di pianeti intorno ad essa nel 2015; come abbiamo detto, sette pianeti orbitano intorno a questa stella, piuttosto da vicino e per questo abbastanza temperati. Questi pianeti sono per dimensioni e massa simili alla Terra e tre di loro mostrano un particolare potenziale di abitabilità, ricevendo dalla stella ospite la stessa quantità di energia che riceve la Terra dal Sole.
“Se i pianeti di TRAPPIST-1 non hanno perso molta acqua in passato”, spiega Lincowski, “oggi potrebbero essere mondi acquatici, completamente coperti da un oceano globale. In questo caso, potrebbero avere un clima simile alla Terra”. Lincowski ha affermato che questa ricerca del 2018 è stata condotta più con un occhio all’evoluzione del clima che per giudicare l’abitabilità dei pianeti.
“Questa è un’intera sequenza di pianeti che può darci informazioni sull’evoluzione dei pianeti, in particolare attorno a una stella molto diversa dalla nostra“, ha detto Lincowski. “È una miniera d’oro“.
Non tutte le stelle sono come il Sole, quindi non tutti i sistemi planetari possono essere studiati con le stesse aspettative. Una nuova ricerca di un team di astronomi guidato dall’Università di Washington fornisce modelli climatici aggiornati per i sette pianeti attorno alla stella TRAPPIST-1. Il lavoro potrebbe aiutare gli astronomi a studiare in modo più efficace i pianeti attorno a stelle diverse dal nostro Sole e ad utilizzare meglio le limitate e costose risorse del telescopio spaziale James Webb che sta per entrae in servizio.
“Stiamo modellando atmosfere sconosciute, presupponendo che le cose che vediamo nel sistema solare non avranno lo stesso aspetto attorno a un’altra stella“, ha affermato Lincowski, studente di dottorato UW e autore principale di un articolo pubblicato sull’Astrophysical Journal. “Abbiamo condotto questa ricerca per mostrare come potrebbero apparire questi diversi tipi di atmosfere“.
Un mondo oceanico simile alla Terra?
Il team ha scoperto che a causa di una fase stellare iniziale estremamente calda e luminosa, tutti e sette i mondi della stella potrebbero essersi evoluti come Venere, con i primi oceani che potrebbero essere evaporati lasciando atmosfere dense e inabitabili. Tuttavia, un pianeta, TRAPPIST-1e, potrebbe essere un mondo oceanico simile alla Terra che merita ulteriori studi, come indicato anche da ricerche precedenti.
TRAPPIST-1,che si trova a circa 400 trilioni di chilometri di distanza, è piccolo quanto una può esserlo una stella rimanendo ancora una stella. TRAPPIST-1 ha un raggio solo un po’ più grande del pianeta Giove, sebbene abbia una massa molto maggiore.
Tutti e sette i pianeti di TRAPPIST-1 hanno all’incirca le dimensioni della Terra e si ritiene che tre di essi – i pianeti etichettati con e, f, g – si trovino nella sua zona abitabile, quella fascia di spazio attorno a una stella dove un pianeta roccioso potrebbe avere acqua liquida sulla sua superficie, dando così una possibilità alla vita. TRAPPIST-1 d percorre il bordo interno della zona abitabile, mentre più lontano, TRAPPIST-1 h, orbita appena oltre il bordo esterno di quella zona.
Articoli precedenti hanno modellato i mondi di TRAPPIST-1, come ha spiegato Lincowski, ma lui e questo team di ricerca “hanno cercato di eseguire la modellazione fisica più rigorosa possibile in termini di radiazioni e chimica, cercando di ottenere la fisica e la chimica il più corrette possibile“. I modelli di radiazione e chimica del team creano firme spettrali, o lunghezze d’onda, per ogni possibile gas atmosferico, consentendo agli osservatori di prevedere meglio dove cercare tali gas nelle atmosfere degli esopianeti.
Lincowski ha detto che quando tracce di gas verranno effettivamente rilevate dal telescopio Webb, o altri, un giorno, “gli astronomi useranno i dossi e le oscillazioni osservati negli spettri per dedurre quali gas sono presenti per dire qualcosa sulla composizione del pianeta, l’ambiente e forse la sua storia evolutiva.
Ha detto che le persone sono abituate a pensare all’abitabilità di un pianeta attorno a stelle simili al sole. “Ma le stelle nane M sono molto diverse, quindi devi davvero pensare agli effetti chimici sull’atmosfera e al modo in cui quella chimica influisce sul clima“.
Combinando la modellazione del clima terrestre con i modelli fotochimici, i ricercatori hanno simulato gli stati ambientali per ciascuno dei mondi di TRAPPIST-1.
La loro modellazione indica che:
TRAPPIST-1 b, il più vicino alla stella, è un mondo infuocato troppo caldo anche perché si formino nubi di acido solforico, come su Venere.
I pianeti c e d ricevono leggermente più energia dalla loro stella rispetto a Venere e la Terra dal Sole e potrebbero essere simili a Venere, con un’atmosfera densa e inabitabile.
TRAPPIST-1 e è il più probabile dei sette ad ospitare acqua liquida sulla sua superficie temperata e sarebbe una scelta eccellente per ulteriori studi tenendo conto dell’abitabilità.
I pianeti esterni f, g e h potrebbero essere simili a Venere o potrebbero essere congelati, a seconda di quanta acqua si è formata sul pianeta durante la sua evoluzione.
Come Venere oggi?
Secondo Lincowski, in realtà, uno o tutti i pianeti di TRAPPIST-1 potrebbero essere simili a Venere, con l’acqua o gli oceani evaporati. Ha spiegato che quando l’acqua evapora dalla superficie di un pianeta, la luce ultravioletta della stella rompe le molecole d’acqua, rilasciando idrogeno, che è l’elemento più leggero e può sfuggire alla gravità di un pianeta. Questo potrebbe lasciare molto ossigeno, che potrebbe rimanere nell’atmosfera e rimuovere irreversibilmente l’acqua dal pianeta. Un tale pianeta potrebbe avere una densa atmosfera di ossigeno, ma non generata dalla vita e diversa da qualsiasi altra cosa finora osservata.
“Questo potrebbe essere possibile se questi pianeti avessero avuto inizialmente più acqua di Terra, Venere o Marte“, ha detto. “Se il pianeta TRAPPIST-1e non ha perso tutta la sua acqua durante questa fase, oggi potrebbe essere un mondo acquatico, completamente coperto da un oceano globale. In questo caso, potrebbe avere un clima simile alla Terra”.
“Prima di conoscere questo sistema planetario, le stime per la rilevabilità delle atmosfere per i pianeti delle dimensioni della Terra sembravano molto più difficili“, ha affermato il coautore Jacob Lustig-Yaeger, un astrobiologo UW. Infatti, essendo la stella così piccola, le firme dei gas (come l’anidride carbonica) nelle atmosfere dei pianeti saranno più pronunciate nei dati del telescopio.
“Il nostro lavoro informa la comunità scientifica di ciò che potremmo aspettarci di vedere sui pianeti di TRAPPIST-1 con il telescopio spaziale James Webb“.
L’altro coautore dell’UW di Lincowski è Victoria Meadows, professoressa di astronomia e direttrice del programma di astrobiologia dell’UW. Meadows è anche ricercatore principale per il Virtual Planetary Laboratory del NASA Astrobiology Institute, con sede presso l’UW. Tutti gli autori erano affiliati a quel laboratorio di ricerca.
“I processi che modellano l’evoluzione di un pianeta terrestre sono fondamentali per stabilire se può essere abitabile o meno, così come per la nostra capacità di interpretare possibili segni di vita“, ha detto Meadows. “Questo documento suggerisce che potremmo presto essere in grado di cercare segni potenzialmente rilevabili di questi processi su mondi alieni“.
I precedenti documenti sulla fuga atmosferica suggerivano che i pianeti potessero perdere tutti la loro atmosfera. Tuttavia, i pianeti sembrano generalmente avere una densità inferiore (Agol et al 2021), e quindi potrebbero avere una maggiore probabilità di produrre un’atmosfera “secondaria”, una che degassò in seguito, come è successo sulla Terra. Gran parte della modellazione climatica di una varietà di tipi di modelli si è concentrata su questo sistema e il consenso generale sosterrebbe che TRAPPIST-1e, se è stata in grado di degassare o mantenere un’atmosfera, potrebbe essere più o meno simile alla Terra e abitabile e potrebbe mantenere un oceano in superficie.
“Sono cautamente ottimista riguardo al James Webb Space Telescope“, conclude Lincowski. “Avremo bisogno di molte più osservazioni di questi pianeti di quelle attualmente programmate per determinare qualcosa di definitivo. Quindi non resta che avere pazienza e aspettare”.
