Le scoperte di migliaia di pianeti in orbita attorno a stelle al di fuori del nostro sistema solare hanno posto interrogativi sulla possibilità che la vita si formi su questi pianeti di fondamentale importanza nella scienza moderna. Fondamentale per l'abitabilità di un pianeta è se può trattenere o meno un'atmosfera, che richiede che l'atmosfera non sia completamente persa all'inizio della vita del pianeta. Un nuovo studio condotto da ricercatori dell'Università di Vienna e dell'Istituto di ricerca spaziale dell'ÖAW a Graz ha dimostrato che le giovani stelle possono distruggere rapidamente le atmosfere di pianeti simili alla Terra potenzialmente abitabili, che è una significativa difficoltà aggiuntiva per la formazione della vita al di fuori del nostro sistema solare. I risultati appariranno presto sul giornale Lettere di astronomia e astrofisica .

Una delle domande più attive ed eccitanti nella scienza moderna è quanto siano abbondanti i pianeti con atmosfere e condizioni superficiali simili alla Terra e quindi il potenziale per ospitare la vita nell'universo. Molte ricerche recenti su questo argomento si sono concentrate su pianeti in orbita attorno a stelle chiamati M-nane, che sono più piccole del nostro Sole e sono il tipo di stella più numeroso nel nostro vicinato solare.

Il principale motore delle perdite atmosferiche nello spazio è la stella centrale intorno alla quale il pianeta sta orbitando. Le stelle hanno forti campi magnetici, e questi portano all'emissione di raggi X ad alta energia e radiazioni ultraviolette. Questi fenomeni sono noti collettivamente come "attività" della stella. In giovane età, le stelle hanno alti livelli di attività, e quindi emettono quantità estremamente elevate di raggi X e radiazioni ultraviolette. Mentre le stelle invecchiano, le loro attività diminuiscono rapidamente. È importante sottolineare che per i pianeti in orbita attorno a M-nane, mentre le attività di stelle come il Sole diminuiscono rapidamente dopo poche centinaia di milioni di anni, Le nane M rimangono spesso molto attive per miliardi di anni.

La radiazione ad alta energia è importante perché viene assorbita in alto nell'atmosfera di un pianeta, provocando il riscaldamento del gas. Per la Terra, il gas viene riscaldato a temperature superiori a 1000 gradi Celsius nella regione superiore nota come termosfera. Questa è la regione in cui volano veicoli spaziali come i satelliti e la Stazione Spaziale Internazionale. Quando orbitano attorno a giovani stelle con alti livelli di attività, le termosfere dei pianeti sono riscaldate a temperature molto più elevate che, in casi estremi, può far defluire il gas dal pianeta. Finora non è stata esplorata in dettaglio la rapidità con cui le atmosfere in questi casi si perdono per i pianeti simili alla Terra con atmosfere simili alla Terra.

I ricercatori dell'Università di Vienna e dell'Istituto di ricerca spaziale dell'ÖAW a Graz hanno calcolato per la prima volta la rapidità con cui un'atmosfera simile alla Terra andrebbe persa da un pianeta in orbita attorno a una giovane stella molto attiva. I loro calcoli hanno mostrato che si verificherebbero perdite idrodinamiche estreme dell'atmosfera, portando a un'atmosfera simile alla Terra completamente persa, in meno di un milione di anni, che per l'evoluzione di un pianeta è quasi istantanea.

Questi risultati hanno implicazioni significative per la prima evoluzione della Terra e per la possibilità che si formino atmosfere simili alla Terra attorno alle M-nane. Per la Terra, la spiegazione più probabile del motivo per cui l'atmosfera non è stata persa è che l'atmosfera primitiva era dominata dall'anidride carbonica, che raffredda l'alta atmosfera emettendo radiazioni infrarosse nello spazio, proteggendolo così dal riscaldamento dall'elevata attività del primo sole. L'atmosfera terrestre non avrebbe potuto diventare dominata dall'azoto, com'è oggi, fino a dopo diverse centinaia di milioni di anni, quando l'attività del Sole è scesa a livelli molto più bassi.

Più drammaticamente, i risultati di questo studio implicano che per i pianeti in orbita attorno a stelle M-nane, possono formare atmosfere e superfici simili alla Terra solo dopo che i livelli di attività delle stelle sono diminuiti, che può richiedere fino a diversi miliardi di anni. È più probabile che molti dei pianeti in orbita attorno a stelle nane M abbiano atmosfere molto sottili o addirittura assenti. In entrambi i casi, la formazione di vita in tali sistemi sembra meno probabile di quanto si credesse in precedenza.