Cosa rende un pianeta roccioso simile alla Terra? Astronomi e geoscienziati hanno unito le forze utilizzando i dati dello Sloan Digital Sky Survey (SDSS) per studiare il mix di elementi nelle stelle ospiti degli esopianeti, e considerare ciò che questo rivela sui loro pianeti.

Nei risultati presentati oggi al meeting dell'American Astronomical Society (AAS) a Grapevine, Texas, l'astronoma Johanna Teske ha spiegato, "il nostro studio combina nuove osservazioni di stelle con nuovi modelli di interni planetari. Vogliamo capire meglio la diversità dei piccoli, composizione e struttura degli esopianeti rocciosi:quanto è probabile che abbiano una tettonica a placche o campi magnetici?"

Sono stati trovati pianeti delle dimensioni della Terra attorno a molte stelle, ma le dimensioni della Terra non significano necessariamente simili alla Terra. Alcuni di questi pianeti delle dimensioni della Terra sono stati trovati in orbita attorno a stelle con composizioni chimiche molto diverse dal nostro Sole, e quelle differenze nella chimica potrebbero avere importanti conseguenze.

Gli astronomi dello Sloan Digital Sky Survey hanno effettuato queste osservazioni utilizzando lo spettrografo APOGEE (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment) sul telescopio Sloan Foundation di 2,5 m presso l'Apache Point Observatory nel New Mexico. Questo strumento raccoglie la luce nella parte del vicino infrarosso dello spettro elettromagnetico e la disperde, come un prisma, per rivelare firme di diversi elementi nelle atmosfere delle stelle. Una frazione dei quasi 200, 000 stelle rilevate da APOGEE si sovrappongono al campione di stelle preso di mira dalla missione Kepler della NASA, che è stato progettato per trovare pianeti potenzialmente simili alla Terra. Il lavoro presentato oggi si concentra su novanta stelle Keplero che mostrano prove di ospitare pianeti rocciosi, e che sono stati anche censiti da APOGEE.

In particolare, Teske e colleghi hanno presentato i sistemi solari attorno alle stelle Kepler 102 e Kepler 407. Kepler 102 è leggermente meno luminoso del Sole e ha cinque pianeti conosciuti; Kepler 407 è una stella quasi identica in massa al Sole e ospita almeno due pianeti, uno con una massa inferiore a 3 masse terrestri.

"Guardando in particolare questi due sistemi di esopianeti, "Teske spiega, "abbiamo stabilito che Kepler 102 è come il Sole, ma Kepler 407 ha molto più silicio."

Per capire cosa potrebbe significare molto più silicio per i pianeti intorno a Kepler 407, gli astronomi si sono rivolti ai geofisici per chiedere aiuto. Cayman Unterborn dell'Arizona State University ha eseguito modelli al computer della formazione dei pianeti. "Abbiamo preso le composizioni stellari trovate da APOGEE e abbiamo modellato il modo in cui gli elementi si sono condensati nei pianeti nei nostri modelli. Abbiamo scoperto che il pianeta intorno a Kepler 407, che abbiamo chiamato 'Janet, " sarebbe probabilmente ricco di granato minerale. Il pianeta intorno a Kepler 102, che abbiamo chiamato 'Oliva, ' è probabilmente ricco di olivina, come la Terra".

Quella differenza apparentemente piccola nei minerali potrebbe avere importanti conseguenze per Janet e Olive. Il granato è un minerale più duro dell'olivina, quindi scorre più lentamente. Unterborn spiega che ciò significa che un pianeta granato come Janet avrebbe molte meno probabilità di avere una tettonica a placche a lungo termine. "Per sostenere la tettonica a zolle su scale temporali geologiche, un pianeta deve avere la giusta composizione minerale, "Dice Unterborn.

Si ritiene che la tettonica a zolle sia essenziale per la vita sulla Terra, a causa del modo in cui i vulcani e le dorsali oceaniche riciclano gli elementi tra la crosta terrestre e il mantello. Questo riciclaggio regola la composizione della nostra atmosfera. Wendy Panero della School of Earth Sciences dell'Ohio State University afferma che "senza questi processi geologici, la vita potrebbe non aver avuto la possibilità di evolversi sulla Terra." Determinare la probabilità di tali processi geologici su altri pianeti aiuterà a distinguere quali sono i migliori obiettivi per le future missioni alla ricerca di segni di vita. "Se stiamo cercando un ago , "Panero dice, "perché non iniziare nella scatola del cucito?"

Il prossimo passo nella ricerca del team è estendere questo studio a tutte le stelle osservate da APOGEE che ospitano piccoli pianeti. Tale estensione consentirebbe agli astronomi di mappare una gamma più ampia di composizioni e strutture planetarie per trovare quelle che hanno maggiori probabilità di essere simili alla Terra nel loro contenuto di minerali. Teske conclude, "Come abbiamo imparato di più sulla Terra, abbiamo appreso quanti pezzi si uniscono per renderlo abitabile. Quanto spesso gli esopianeti saranno così fortunati?"