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    Un grande pianeta extrasolare potrebbe avere le giuste condizioni per la vita

    Rappresentazione artistica di K2-18b. Credito:Amanda Smith

    Gli astronomi hanno scoperto che un esopianeta grande più del doppio della Terra è potenzialmente abitabile, aprendo la ricerca della vita a pianeti significativamente più grandi della Terra ma più piccoli di Nettuno.

    Un team dell'Università di Cambridge ha usato la massa, raggio, e i dati atmosferici dell'esopianeta K2-18b e hanno determinato che è possibile per il pianeta ospitare acqua liquida in condizioni abitabili al di sotto della sua atmosfera ricca di idrogeno. I risultati sono riportati in Le Lettere del Giornale Astrofisico .

    L'esopianeta K2-18b, 124 anni luce di distanza, è 2,6 volte il raggio e 8,6 volte la massa della Terra, e orbita la sua stella all'interno della zona abitabile, dove le temperature potrebbero consentire l'esistenza di acqua liquida. Il pianeta è stato oggetto di una significativa copertura mediatica nell'autunno del 2019, poiché due diverse squadre hanno riferito di aver rilevato il vapore acqueo nella sua atmosfera ricca di idrogeno. Però, l'estensione dell'atmosfera e le condizioni dell'interno sottostante rimanevano sconosciute.

    "Il vapore acqueo è stato rilevato nelle atmosfere di un certo numero di esopianeti ma, anche se il pianeta è nella zona abitabile, ciò non significa necessariamente che ci siano condizioni abitabili in superficie, " ha detto il dottor Nikku Madhusudhan dell'Istituto di Astronomia di Cambridge, che ha guidato la nuova ricerca. "Per stabilire le prospettive di abitabilità, è importante ottenere una comprensione unificata delle condizioni interne e atmosferiche del pianeta, in particolare, se l'acqua liquida può esistere sotto l'atmosfera."

    Date le grandi dimensioni di K2-18b, è stato suggerito che sarebbe più simile a una versione più piccola di Nettuno che a una versione più grande della Terra. Si prevede che un "mini-Nettuno" abbia un significativo "involucro" di idrogeno che circonda uno strato di acqua ad alta pressione, con un nucleo interno di roccia e ferro. Se l'involucro dell'idrogeno è troppo spesso, la temperatura e la pressione sulla superficie dello strato d'acqua sottostante sarebbero troppo grandi per sostenere la vita.

    Ora, Madhusudhan e il suo team hanno dimostrato che nonostante le dimensioni di K2-18b, il suo involucro di idrogeno non è necessariamente troppo spesso e lo strato d'acqua potrebbe avere le condizioni giuste per sostenere la vita. Hanno usato le osservazioni esistenti dell'atmosfera, così come la massa e il raggio, determinare la composizione e la struttura sia dell'atmosfera che dell'interno utilizzando modelli numerici dettagliati e metodi statistici per spiegare i dati.

    I ricercatori hanno confermato che l'atmosfera è ricca di idrogeno con una quantità significativa di vapore acqueo. Hanno anche scoperto che i livelli di altre sostanze chimiche come il metano e l'ammoniaca erano inferiori al previsto per una tale atmosfera. Resta da vedere se questi livelli possono essere attribuiti a processi biologici.

    Il team ha quindi utilizzato le proprietà atmosferiche come condizioni al contorno per i modelli dell'interno del pianeta. Hanno esplorato una vasta gamma di modelli che potrebbero spiegare le proprietà atmosferiche, nonché la massa e il raggio del pianeta. Ciò ha permesso loro di ottenere la gamma di possibili condizioni all'interno, compresa l'estensione dell'involucro di idrogeno e le temperature e le pressioni nello strato d'acqua.

    "Volevamo conoscere lo spessore dell'involucro dell'idrogeno:quanto è profondo l'idrogeno, " ha detto il co-autore Matthew Nixon, un dottorato di ricerca studente all'Istituto di Astronomia. "Anche se questa è una domanda con più soluzioni, abbiamo dimostrato che non è necessario molto idrogeno per spiegare tutte le osservazioni insieme".

    I ricercatori hanno scoperto che l'estensione massima dell'involucro di idrogeno consentita dai dati è di circa il 6% della massa del pianeta, sebbene la maggior parte delle soluzioni richieda molto meno. La quantità minima di idrogeno è circa un milionesimo in massa, simile alla frazione di massa dell'atmosfera terrestre. In particolare, una serie di scenari consentono un mondo oceanico, con acqua liquida al di sotto dell'atmosfera a pressioni e temperature simili a quelle che si trovano negli oceani della Terra.

    Questo studio apre la ricerca di condizioni abitabili e bio-firme al di fuori del sistema solare a esopianeti che sono significativamente più grandi della Terra, oltre gli esopianeti simili alla Terra. Inoltre, pianeti come K2-18b sono più accessibili alle osservazioni atmosferiche con strutture di osservazione attuali e future. I vincoli atmosferici ottenuti in questo studio possono essere perfezionati utilizzando osservazioni future con grandi strutture come l'imminente James Webb Space Telescope.


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