La NASA sta prendendo in considerazione di sviluppare un concetto di missione spaziale che potrebbe sondare le atmosfere esoplanetarie: la missione Pandora.
Pandora, una delle quattro missioni a basso costo scelte dalla NASA nell’ambito del nuovo programma Pioneers, esaminerà 20 stelle ed esopianeti effettuando una serie di misurazioni delle loro atmosfere.
La missione Pandora cercherà di scoprire le composizioni delle atmosfere esoplanetarie studiando i pianeti e le loro stelle ospiti nella luce visibile e infrarossa. Pandora studierà come le variazioni nella luce di una stella ospite influiscono sulle misurazioni degli esopianeti.
Pandora è l’unica missione dedicata allo studio delle atmosfere esoplanetarie conosciuta come SmallSat, una delle tre missioni orbitali a basso costo scelta dalla NASA per passare al programma Pioneers. Gli SmallSat sono missioni spaziale a basso costo che consentono all’agenzia di proseguire l’esplorazione scientifica migliorando l’accesso allo spazio.
Pandora potrebbe operare nell’orbita terrestre bassa sincrona, con il Sole sempre alle spalle. Questo tipo di orbita riduce al minimo le variazioni di luce sul satellite e permette a Pandora di ottenere dati per periodi di tempo molto lunghi.
Oggi, lo studio degli esopianeti sta vivendo un’epoca entusiasmante. La ricerca non si ferma alla sola scoperta di nuovi pianeti extrasolari, ma inizia a studiarne le atmosfere.
Come spiega Elisa Quintana, astrofisica del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, e ricercatrice principale di Pandora, la missione SmallSat cerca di capire come l’attività stellare influenzi le misurazioni delle atmosfere esoplanetarie, per gettare le basi per future missioni di esplorazione che mirano alla scoperta di esopianeti con atmosfere simili all’atmosfera del nostro pianeta.
Pandora studierà le atmosfere esoplanetarie e stellari osservando il passaggio del pianeta in esame, in transito davanti alla stella ospite. Per farlo Pandora utilizzerà una tecnica chiamata “spettroscopia di transito”, che prevede la misurazione della quantità di luce stellare che filtra attraverso l’atmosfera di un esopianeta, ricavandone uno spettro.
Lo spettro, come una carta d’identità, fornirà le informazioni sulla composizione dell’atmosfera permettendo agli scienziati di identificare i gas presenti. In questo modo si potrà stabilire se un esopianeta è roccioso e dotato di un’atmosfera sottile come quella della Terra o se è avvolto da uno spesso involucro di gas come Nettuno.
La missione Pandora potrebbe apportare dei miglioramenti alla spettroscopia di transito. La missione è infatti ideata per mitigare la contaminazione stellare.
“Le stelle hanno atmosfere e caratteristiche della superficie mutevoli come macchie che influenzano le nostre misurazioni”, ha spiegato Jessie Christiansen, vice responsabile scientifico dell’Exoplanet Archive della NASA, e co-investigatore di Pandora.
“Per essere sicuri di osservare davvero l’ atmosfera di un esopianeta , dobbiamo districare le variazioni del pianeta da quelle della stella”.
Contaminazione stellare, lo studio delle atmosfere esoplanetarie
Pandora sarebbe in grado di separare i segnali stellari da quelli esoplanetari osservandoli alla luce infrarossa e visibile. La contaminazione stellare è più semplice da rilevare alle lunghezze d’onda infrarosse, quindi ottenere dati atmosferici sia attraverso la luce infrarossa che in quella visibile permetterebbe agli scienziati di differenziare le osservazioni provenienti dalle atmosfere esoplanetarie e stellari.
Pandora, grazie alla NASA, potrebbe operare con il James Webb Space Telescope (JWST), il cui lancio è previsto entro la fine del 2021. Il nuovo telescopio spaziale JWST sarà in grado di studiare le atmosfere esoplanetarie di pianeti grandi come la Terra con una precisione mai raggiunta prima.
Pandora cercherà di espandere la ricerca e le scoperte del telescopio spaziale osservando le stelle ospiti di esopianeti precedentemente identificati per lunghi periodi di tempo
Le conoscenze accumulate fino ad oggi sugli esopianeti sono il frutto del lavoro di strumenti come il Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA, il telescopio spaziale Hubble e i telescopi spaziali Kepler e Spitzer. Queste macchine meravigliose ci hanno regalato scorci di mondi lontani.
Queste missioni tuttavia, devono ancora affrontare e superare il problema della contaminazione stellare, la cui entità è incerta in studi svolti in passato sulle atmosfere esoplanetarie.
Pandora cercherà di colmare queste lacune nella comprensione delle atmosfere esoplanetarie e aumenterà le capacità nella ricerca sugli esopianeti.
La missione pandora sarà gestita dal Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), con la collaborazione del Goddard Space Flight Center della NASA.
Il programma Pioneers della NASA, che consiste in SmallSats, carichi utili collegati alla Stazione Spaziale Internazionale e esperimenti scientifici con i palloni, promuove esperimenti spaziali e suborbitali innovativi attraverso piccole missioni a basso costo.
Nell’ambito di questo nuovo programma, Pandora opererà per cinque anni con un limite di budget di 20 milioni di dollari.
