Un gruppo di astronomi è riuscito, scavando a fondo nei dati raccolti dal James Webb Telescope, a determinare la composizione dell'atmosfera di un esopianeta (un pianeta, esterno al nostro sistema solare, che ruota attorno ad altre stelle) come mai avvenuto finora. Il pianeta in questione è WASP-39b situato a circa 700 anni luce di distanza da noi, in direzione della costellazione della Vergine.
Un saturno caldo. È un pianeta particolare: dalle nostre parti non ne esiste uno simile. Per immaginarlo bisogna pensare ad un gigante grande quanto Saturno, ma che si trovi vicino alla sua stella tanto quanto lo è Mercurio al nostro Sole. Per questo motivo il pianeta (e pianeti simili ad esso) è classificato come un "Saturno caldo". Ebbene, questo esopianeta è stato uno fra i primi ai quali il telescopio spaziale James Webb ha rivolto la sua attenzione non appena iniziarono le osservazioni astronomiche. Ad agosto 2022, infatti, vari astronomi avevano scoperto la presenza di anidride carbonica nella sua atmosfera.
Ora, dopo lo studio approfondito dei dati inviati a terra dal telescopio Webb, gli astronomi sono stati in grado di ottenere molte altre informazioni sull'atmosfera di quell'esopianeta che risulta essere molto elaborata. Il lavoro è stato fatto analizzando gli "spettri infrarossi" (ossia la scomposizione della luce infrarossa) ottenuti con tre dei quattro strumenti a bordo di Webb, i quali racchiudono indicazioni sulla chimica atmosferica di WASP-39b con una precisione senza precedenti.
L'anidride solforosa. I risultati, riportati in cinque articoli scientifici pubblicati su Nature, dimostrano che nell'atmosfera vi sono, oltre all'acqua che venne già osservata dal telescopio Hubble, anche anidride carbonica (che fu il primo elemento rilevato dagli astronomi in agosto dallo stesso Webb), monossido di carbonio, sodio, potassio e – per la prima volta nell'atmosfera di un esopianeta – anidride solforosa.
Spiega Natalie Batalha dell'Università della California a Santa Cruz, fra le coautrici e coordinatrici del lavoro: «Siamo riusciti a osservare l'esopianeta con più strumenti che funzionano in un'ampia porzione dello spettro infrarosso ,mettendo in luce impronte chimiche prima inaccessibili con altri telescopi spaziali. Siamo davvero ad una svolta».
Innesco dalla luce. La ricerca ha permesso anche di dedurre che il pianeta possiede una copertura nuvolosa e le nubi includono segni di "fotochimica", ossia reazioni chimiche innescate dalla luce prodotta dalla stella madre sull'atmosfera del pianeta. Al loro interno infatti, è presente anidride solforosa (SO2) che sembra essere proprio prodotta da reazioni chimiche innescate dalla radiazione ad alta energia proveniente da WASP-39, la stella attorno alla quale orbita il pianeta.
Il fenomeno è simile a quello che è all'origine dello strato protettivo di ozono nell'alta atmosfera terrestre.
Spiega Shang-Min Tsai dell'Università di Oxford (Regno Unito) e autore principale della ricerca sull'origine dell'anidride solforosa nell'atmosfera di Wasp-39b: «Questa è la prima volta in cui abbiamo una prova concreta della presenza di fotochimica su pianeti che non siano quelli del sistema solare».
Webb troverà la vita? Questo tipo di ricerca è molto importante perché segue le modalità necessarie per trovare molecole che siano testimoni dell'esistenza di vita su esopianeti. Se ad esempio, si trovassero pianeti dove è possibile la vita e all'interno dell'atmosfera
Quante volte abbiamo letto di "nuove Terre" scoperte al di là del Sistema Solare? La scoperta degli esopianeti di TRAPPIST-1 è certamente importante ma è soltanto l'ultima di una lunga serie. Tra gli oltre 2000 pianeti extrasolari individuati finora ce ne sono senz'altro di potenzialmente abitabili, simili al nostro per massa, dimensioni e distanza dalla loro stella. Ma come scegliere i migliori candidati al titolo di "gemello" terrestre? L'Indice di Similarità Terrestre (Earth Similarity Index, ESI) serve a valutare l'abitabilità di un pianeta in base a parametri come raggio, densità, temperatura e velocità di fuga (ossia la velocità minima necessaria ad allontanarsi dalla superficie) del pianeta in questione. È una scala che va da 0 a 1, dove 1 è il valore della Terra: un pianeta che ottenga dallo 0,8 in su può dirsi "terrestre" (Marte si attesta sullo 0,64 e Venere è a 0,78, tanto per intenderci). Ecco alcuni pianeti con ESI più alto.
Foto: © ESO/L. Calçada - ESO
I 7 pianeti di TRAPPIST-1 (ESI da 0.45 a 0.90). Il sistema solare di TRAPPIST-1 è stato scoperto nel 2015, ma soltanto nel 2017 è stato dato l'eclatante annuncio della presenza di ben 7 pianeti (non è una novità), tutti rocciosi e di cui ben 3 si trovano nella cosiddetta fascia di abitabilità.
I 7 pianeti di TRAPPIST-1 (ESI da 0.45 a 0.90). Tutti i pianeti di questo sistema solare, chiamati rispettivamente Trappist-1 b, c, d, e, f, g, h (dal più vicino al più lontano), hanno dimensioni simili a quelle del nostro pianeta: le dimensioni, la possibile composizione e le orbite sono state desunte dalle variazioni di luminosità della stella causate dal passaggio dei suoi pianeti tra noi e la stella stessa: eventi che in astronomia sono noti come transiti. Trappist-1 c, d, f ricevono quantità di energia vicine a quelle che arrivano, rispettivamente, su Venere, Terra e Marte. Tutti e sette potrebbero potenzialmente avere acqua allo stato liquido in superficie, anche se per alcuni la probabilità sembra più elevata: "e", "f" e "g", per esempio, sembrano avere tutte le carte in regola per mantenere questa condizione - l'acqua liquida - che dal nostro punto di vista è anche condizione indispensabile per un eventuale sviluppo di forme di vita.
Kepler 438b (ESI=0.88). Scoperto nel 2015 attorno a una nana rossa a 470 anni luce da noi, Kepler 438b (qui in una raffigurazione artistica) è l'esopianeta con l'ESI più alto. Ha un diametro del 12% più esteso di quello terrestre e si trova nella zona abitabile della sua stella, dove completa un'orbita ogni 35 giorni. Probabilmente roccioso, ha una temperatura compresa tra gli 0 e i 60 °C. Praticamente perfetto, se si esclude che la stella - è scoperta recente - gli riserva periodici flussi di radiazioni, che potrebbero renderlo completamente inabitabile (un parametro che l'ESI non prende in considerazione).
Foto: © David A. Aguilar (CfA)
Proxima Centauri b (ESI=0.87). Scoperto nell'agosto del 2016 è uno dei due pianeti che orbitano la nana rossa Proxima centauri, la stella più vicina al nostro sistema solare. Questo fa di Proxima Centauri b l'esopianeta più vicino alla Terra. Si trova nella fascia abitabile della sua stella ed è il terzo esopianeta con ESI più alto (dopo TRAPPIST-1d e Kepler 438b). A tutti gli effetti, il gemello più vicino.
Gliese 667Cc (ESI=0.85). Scoperto nel 2011 attorno a una nana rossa situata a 24 anni luce dalla Terra, si trova compreso in un sistema di stelle triplo (reso bene in questa illustrazione) e ha una massa stimata di 3,8 masse terrestri. Con un periodo orbitale di 28 giorni, si trova nella zona abitabile della sua stella e ha forse una temperatura di 0 °C. Non se ne conosce il raggio, perché non transita davanti alla sua stella. La sua presenza è stata trovata con il metodo delle velocità radiali, cioè misurando i piccoli movimenti che la stella compie in risposta all'attrazione gravitazionale del pianeta.
Foto: © . ESO/L.Calçada/wikimedia, CC BY-ND
Kepler 442b (ESI=0.84). Questo pianeta roccioso grande 1,3 volte la Terra (e con 2,3 volte la sua massa) è stato individuato nel 2015 attorno a una stella più fredda del Sole, a 1100 anni luce da noi. Ha un periodo orbitale di 112 giorni e si trova nella zona abitabile della stella, ma ha una temperatura stimata di -40 °C. Un po' freddino, ma nei limiti della sopportazione: su Marte, durante l'inverno, la temperatura nei pressi dei poli arriva a -125 °C. Qui una raffigurazione di Kepler 442b paragonato alla Terra.
Foto: © Ph03nix1986/Wikimedia Commons
Kepler 62e e 62f (ESI=0.83 e 0.67). Trovati da Kepler nel 2013, questi due pianeti orbitano una stella più fredda del Sole a circa 1200 anni luce dalla Terra. Hanno un raggio pari a circa 1,6 e 1,4 volte quello terrestre e un periodo orbitale di 122 e 267 giorni. Cadono entrambi nella zona abitabile della loro stella e hanno probabilmente, in entrambi i casi, una massa pari a 30 volte quella terrestre. Le temperature stimate permettono la presenza di acqua liquida sulla loro superficie (ma dipende dalle condizioni atmosferiche). Qui una rappresentazione artistica di Kepler 62e.
Foto: © Nasa
Kepler 452b (ESI=0.83). La sua scoperta è stata annunciata, con un clamore forse eccessivo, qualche mese fa: si tratta dell'esopianeta più simile alla Terra che orbiti nella zona abitabile di una stella simile al nostro Sole. Cinque volte più massiccio della Terra, orbita intorno al suo astro ogni 385 giorni (un numero che ricorda in modo suggestivo la durata dell'anno terrestre). La sua stella è più vecchia del Sole di 1,5 miliardi di anni: lo studio di questo pianeta potrebbe dare preziose informazioni sul futuro della Terra (che qui vediamo raffigurata a confronto).
Foto: © NASA/JPL-CALTECH/T. PYLE
