Per rispondere a domande significative sui sistemi planetari, ad esempio se il nostro sistema solare è un fenomeno raro o se la vita esiste su pianeti diversi dalla Terra, La NASA dovrebbe guidare una grande missione di imaging diretto - un telescopio spaziale avanzato - in grado di studiare esopianeti simili alla Terra in orbita attorno a stelle simili al sole, afferma un nuovo rapporto commissionato dal Congresso dalle National Academies of Sciences, Ingegneria, e Medicina.
Lo studio degli esopianeti - pianeti al di fuori del nostro sistema solare che orbitano attorno a una stella - ha visto scoperte straordinarie nell'ultimo decennio. Il rapporto identifica due obiettivi generali in questo campo della scienza:
Sulla base di questi obiettivi, il comitato che ha creato il rapporto ha scoperto che la nostra attuale conoscenza della gamma di caratteristiche dei pianeti al di fuori del sistema solare è sostanzialmente incompleta. Un approccio olistico allo studio dell'abitabilità negli esopianeti, usando sia la teoria che le osservazioni, alla fine sarà necessario cercare prove di vita passata e presente altrove nell'universo.
Sebbene il comitato abbia riconosciuto che lo sviluppo di una capacità di imaging diretto richiederà grandi investimenti finanziari e tempi lunghi per vedere i risultati, lo sforzo favorirà lo sviluppo della comunità scientifica e la capacità tecnologica di comprendere una miriade di mondi. Per rilevare un sistema analogo al nostro sistema Terra-Sole, il rapporto raccomanda di utilizzare strumenti che consentano l'imaging diretto di un esopianeta bloccando la luce emessa dalle stelle madri, come un coronografo o un'ombra stellare.
Inoltre, anche l'astronomia terrestre, resa possibile da due telescopi guidati dagli Stati Uniti, svolgerà un ruolo fondamentale nello studio della formazione dei pianeti e dei mondi potenzialmente terrestri, dice il rapporto. Il futuro telescopio Giant Magellan (GMT) e il proposto Thirty Meter Telescope (TMT) consentirebbero profondi progressi nell'imaging e nella spettroscopia - assorbimento ed emissione di luce - di interi sistemi planetari. Potrebbero anche rilevare l'ossigeno molecolare nei pianeti terrestri temperati in transito attorno a stelle vicine e piccole, dice il rapporto.
Il comitato ha sottolineato che la road map tecnologica per consentire il pieno potenziale di GMT e TMT nello studio degli esopianeti necessita di investimenti, e dovrebbe sfruttare la rete esistente di centri e laboratori statunitensi. A quello scopo, il rapporto raccomanda che la National Science Foundation investa in entrambi i telescopi e nella loro strumentazione per gli esopianeti per fornire l'accesso a tutto il cielo alla comunità degli Stati Uniti.
Mentre missioni come la navicella spaziale Kepler hanno caratterizzato una notevole popolazione di pianeti relativamente vicini alle loro stelle, la nostra conoscenza dei mondi nelle zone più esterne dell'universo è tristemente carente, ha detto il comitato. Il rapporto dice WFIRST, la grande missione spaziale che ha ricevuto la massima priorità nel sondaggio decennale 2010 delle Accademie, giocherà due ruoli estremamente preziosi:primo, consentirà un rilevamento di pianeti più lontani dalle loro stelle rispetto a quelli rilevati da Kepler e da altre missioni. Secondo, consentirà una grande missione di imaging diretto.
Sebbene il metodo della velocità radiale - che misura lo spostamento della stella mentre orbita attorno al centro di massa del sistema planetario - continuerà a fornire informazioni essenziali su massa e orbita, le sue misurazioni sono attualmente limitate dalle variazioni della superficie della stella e dalla calibrazione imperfetta degli strumenti, dice il rapporto. Nuovi strumenti installati su grandi telescopi, sostanziali allocazioni di tempo di osservazione, e la collaborazione tra osservatori e teorici sono alcuni dei requisiti per il progresso. Per sviluppare questi metodi e strutture per misurare le masse dei pianeti terrestri temperati in orbita attorno a stelle simili al sole, La NASA e la NSF dovrebbero stabilire un'iniziativa strategica in Extremely Precise Radial Velocities.
Inoltre, La NASA dovrebbe creare un meccanismo per raccogliere sistematicamente dati sulle atmosfere degli esopianeti all'inizio della missione James Webb Space Telescope. Il comitato ha anche raccomandato di basarsi sul modello dell'iniziativa di collaborazione interdisciplinare della NASA, Nexus for Exoplanet Science System, supportando uno sforzo di ricerca interdivisionale che invita a proposte di ricerca interdisciplinare.
Il comitato ha invitato la NASA a sostenere un solido programma di ricerca individuale che includa sovvenzioni per teorici, laboratorio, e indagini telescopiche a terra per realizzare appieno il profitto scientifico delle missioni di esopianeti. Il rapporto riconosce anche che esistono discriminazioni e molestie nella forza lavoro scientifica e possono influenzare la comunità di ricerca degli esopianeti, ponendo barriere alla partecipazione di persone appartenenti a determinati gruppi demografici. Per massimizzare il potenziale scientifico e le opportunità di eccellenza, le istituzioni e le organizzazioni dovrebbero adottare misure concrete per eliminare la discriminazione e le molestie e per reclutare e trattenere in modo proattivo scienziati provenienti da gruppi sottorappresentati.
