Il James Webb Space Telescope (JWST) ha ricordato ancora una volta agli astronomi che l’Universo è davvero vario ed imprevedibile. L’ultima sorpresa riguarda l’esopianeta WASP-107b, che riscrive il regolamento su ciò che gli astronomi pensavano di sapere sugli esopianeti. Grazie al Mid-Infrared Instrument (MIRI) a bordo del JWST, un team di astronomi europei della KU Leuven ha fatto un’immersione profonda nell’atmosfera di questo pianeta, e i risultati sono intriganti. Su WASP-107b piove letteralmente sabbia.
Un pianeta caldo in cui piove sabbia
WASP-107b è un esopianeta caldo con la massa di Nettuno e il raggio di Giove. Questo lo rende “soffice” rispetto ai pianeti gassosi giganti del nostro Sistema Solare. Questo insolito rapporto dimensioni-massa ha dato agli astronomi un’opportunità unica di sondare la sua atmosfera circa 50 volte più in profondità rispetto a pianeti più densi come Giove. L’atmosfera estesa del pianeta è diventata un punto focale nella ricerca astrofisica a causa della sorprendente scoperta di ciò che può essere paragonato alla sabbia che piove dalla sua atmosfera.
A differenza dell’atmosfera terrestre, dove l’acqua si congela a basse temperature, le particelle di silicato possono congelare per formare nuvole su pianeti gassosi che raggiungono temperature di 1000 °C. WASP-107b, tuttavia, lo fa con una temperatura dell’atmosfera esterna di appena la metà. È interessante notare che le nuvole di sabbia possono effettivamente piovere sotto forma pioggia. Questo rende gli astronomi curiosi di sapere come queste nubi di sabbia si formano e persistono ad altitudini così elevate.
La spiegazione del fenomeno
L’autore principale Michiel Min ha riferito tramite alcune dichiarazioni riportate da ZME Science: “Il fatto che vediamo queste nuvole di sabbia in alto nell’atmosfera deve significare che le goccioline di sabbia evaporano in strati più profondi e molto caldi e il vapore di silicato risultante viene spostato in modo efficiente verso l’alto, dove si ricondensano per formare nuvole di silicato ancora una volta. Questo è molto simile al ciclo del vapore acqueo e delle nuvole sulla nostra Terra, ma con goccioline fatte di sabbia”.
Le nubi di silicato ad alta quota in una parte relativamente fredda dell’atmosfera mettono in discussione le credenze di lunga data riguardanti la formazione delle nuvole nelle atmosfere planetarie. Tutto ciò indica processi atmosferici dinamici influenzati dalla gravità, dall’irraggiamento UV e dalla metallicità.
Cosa ha scoperto lo studio
Lo studio, pubblicato su Nature, rivela la presenza di vapore acqueo, anidride solforosa (SO2) e nuvole di silicato (un componente della sabbia), ma in particolare nessuna traccia del gas serra metano. La mancanza di metano fornisce una sbirciatina nel flusso di energia termica nell’atmosfera del pianeta e suggerisce un interno potenzialmente caldo. Una sorpresa è stata la scoperta dell’anidride solforosa.
Nonostante le precedenti previsioni contrarie, i nuovi modelli climatici dell’atmosfera di WASP-107b rivelano che l’anidride solforosa può formarsi in virtù della natura soffice del pianeta. A causa della temperatura più bassa della stella ospite, viene emessa solo una piccola percentuale di fotoni ad alta energia. Tuttavia, questi fotoni possono penetrare più lontano a causa dell’atmosfera del pianeta. Ciò consente le reazioni chimiche necessarie per produrre SO2.
Ora sappiamo qualcosa di più sugli esopianeti
La scoperta di nubi di silicato nell’atmosfera di WASP-107b aggiunge un nuovo livello alla nostra comprensione del clima degli esopianeti. La scoperta è significativa perché fornisce la prova diretta della presenza di nubi ad alta quota su un esopianeta, un fenomeno che è stato difficile da definire fino ad ora.
La scoperta di nubi di silicato fornisce la prima osservazione diretta di tali fenomeni nell’atmosfera di un esopianeta. Queste nubi, costituite da piccole particelle di silicato amorfo, suggeriscono un ciclo di formazione che coinvolge la condensazione e l’evaporazione a diversi livelli atmosferici. Questo ciclo potrebbe indicare un forte mescolamento da un’atmosfera interna calda o dal lato caldo intensamente irradiato del pianeta.
Decin: “Una pietra miliare fondamentale”
“La scoperta di nubi di sabbia, acqua e anidride solforosa su questo soffice esopianeta da parte dello strumento MIRI del JWST è una pietra miliare fondamentale”, ha detto l’altro autore Leen Decin. “Rimodella la nostra comprensione della formazione e dell’evoluzione planetaria, gettando nuova luce sul nostro Sistema Solare”.
