Astronomi del MIT, Università di Harvard, e altrove hanno cercato un roccioso, Esopianeta delle dimensioni della Terra per i segni di un'atmosfera e non ne ha trovati.

Le atmosfere sono state precedentemente rilevate su pianeti molto più grandi del nostro, tra cui diversi caldi Giove e sub-Nettuno, tutti fatti principalmente di ghiaccio e gas. Ma questa è la prima volta che gli scienziati sono stati in grado di stabilire se un pianeta delle dimensioni della Terra, pianeta terrestre al di fuori del nostro sistema solare ha un'atmosfera.

Il pianeta in questione, LHS 3844b, è stato scoperto nel 2018 dal Transiting Exoplanet Survey Satellite della NASA, TESS, ed è stato misurato essere circa 1,3 volte più grande della Terra. Il pianeta sfreccia intorno alla sua stella in sole 11 ore, rendendolo uno degli esopianeti in orbita più veloci conosciuti. La stella stessa è un piccolo, cool M-nano che risiede a soli 49 anni luce dalla Terra.

In un articolo pubblicato oggi in Natura , il team riferisce che LHS 3844b probabilmente non ha né uno spessore, atmosfera simile a Venere né un sottile, Atmosfera simile alla Terra. Anziché, il pianeta è probabilmente più simile a Mercurio:un vesciche, roccia nuda. Se mai esistesse un'atmosfera, i ricercatori affermano che la radiazione della stella probabilmente l'ha spazzata via all'inizio della formazione del pianeta.

"In pratica abbiamo trovato un pianeta caldo senza gas intorno, ", afferma il coautore Daniel Koll, un postdoc presso il Dipartimento della Terra del MIT, Atmosferico, e Scienze Planetarie. "Questa è la prima volta che sappiamo qualcosa in dettaglio sull'atmosfera di un pianeta attorno a queste M-nane, che sono il tipo più comune di stelle, rendendo LHS 3844b il tipo più comune di pianeta roccioso nella galassia."

Può qualsiasi forma di vita riuscire a prendere piede in una terra desolata così arida? Koll e i suoi colleghi dicono che è estremamente improbabile, poiché la mancanza di atmosfera farebbe cuocere istantaneamente qualsiasi organismo sulla superficie del pianeta. Ma ciò non significa che altri esopianeti terrestri siano allo stesso modo senza copertura.

"Non avremmo mai pensato che questo particolare pianeta sarebbe stato ospitale per la vita, ", afferma l'autrice principale Laura Kreidberg, ricercatore presso l'Harvard Center for Astrophysics. "Si tratta più di una questione se l'intera categoria di pianeti attorno a stelle più piccole abbia o meno atmosfere. E la nostra tecnica è un modo robusto per valutare se un'atmosfera è presente o meno".

Volti esposti

Nel 2018, LHS 3844b è stato tra i primi mondi extrasolari confermati da TESS, un satellite sviluppato dal MIT che monitora migliaia dei più vicini, stelle più luminose, per i transiti:cali periodici nella luce delle stelle che potrebbero segnalare un pianeta in orbita davanti alla stella, bloccando momentaneamente la sua luce.

Kreidberg e il suo team hanno segnalato LHS 3844b come un laboratorio ideale, come la sua stella è luminosa e vicina, e quindi una fonte contro la quale gli scienziati potrebbero studiare il pianeta in dettaglio. Poiché LHS 3844b è estremamente vicino alla sua stella, e quindi incredibilmente caldo, Kreidberg e Koll hanno pensato che dovrebbe emettere abbastanza calore per rivelare indizi sul fatto che ospita un'atmosfera.

LHS 3844b è un pianeta bloccato dalle maree, il che significa che ha un lato diurno permanente e un lato notturno della sua stella, proprio come la luna mostra sempre la stessa faccia alla Terra. Se esiste un'atmosfera, farebbe circolare il calore intorno all'intero pianeta, e il calore emesso sia dal lato giorno che da quello notturno sarebbe grosso modo lo stesso. In assenza di atmosfera, il lato diurno sarebbe considerevolmente più caldo di quello notturno.

Mentre il pianeta orbita intorno alla sua stella, un osservatore può vedere varie facce di quel pianeta. Come esce da dietro la sua stella, il lato giorno del pianeta è esposto. Quindi, mentre gira davanti alla stella, il pianeta gira per mostrare il suo lato notturno, prima di tornare in giro per esporre il suo lato diurno prima di attraversare di nuovo dietro la stella.

I ricercatori hanno capito che se potessero misurare il calore emesso dalle varie facce del pianeta durante la sua orbita, potrebbero determinare la differenza di temperatura tra il lato giorno e il lato notte, e alla fine, se il pianeta ha un'atmosfera.

Per testare questa idea, il team ha utilizzato il telescopio spaziale Spitzer della NASA, uno strumento che misura la radiazione infrarossa, o calore, e ha puntato il telescopio a LHS 3844b per 100 ore, catturando circa 10 orbite del pianeta in totale. Hanno misurato il calore emesso dalle varie facce del pianeta in ogni orbita.

"Questo è stato fatto molto per i pianeti di dimensioni più vicine a Giove, ma questa è la prima volta che questa misurazione è mai stata fatta per un pianeta terrestre attorno a una stella nana M, " dice Koll.

"Là fuori da qualche parte"

Dalle loro misurazioni, i ricercatori hanno calcolato che il dayside è un toast 1, 000 kelvin, o circa 1, 340 gradi Fahrenheit, mentre il lato notturno scende fino a 0 K, o -460 F. La drastica differenza di temperatura indica che il pianeta non ha uno spessore, Atmosfera simile a Venere che distribuirebbe il calore in modo uniforme su tutto il pianeta.

Il team ha simulato vari scenari che coinvolgono atmosfere più sottili di diverse composizioni, ma hanno scoperto che nessuno ha prodotto una distribuzione del calore che corrispondesse alle loro osservazioni, indicando che anche il pianeta non ospita un sottile, Atmosfera simile alla Terra.

C'era uno scenario in cui un'atmosfera estremamente sottile, simile a quello di Marte, potrebbe produrre la drastica differenza di calore del pianeta. Però, il team ha scoperto che era improbabile che un'atmosfera così sottile potesse rimanere stabile, poiché la radiazione della stella eliminerebbe rapidamente qualsiasi traccia di gas che circonda il pianeta.

I ricercatori hanno concluso che LHS 3844b è essenzialmente un super-caldo, roccia nuda. Ma che tipo di roccia potrebbe essere? In un ultimo passaggio, il team ha cercato di identificare la sua composizione misurando la riflettività della superficie del pianeta. Come sappiamo sulla Terra, diversi minerali riflettono la luce in vari gradi:basalto, che è nero, lava solidificata, riflette pochissima luce, mentre rocce di colore più chiaro come il granito, contenenti minerali come quarzo, hanno una maggiore riflettività. Il team ha misurato il rapporto tra la luminosità della stella e quella del pianeta per calcolare la riflettività del pianeta.

"Possiamo vedere che una superficie simile al granito è esclusa dai nostri dati, considerando che un materiale scuro come un campo di lava alle Hawaii, o la cavalla lunare, o come la superficie di Mercurio, è coerente con le nostre osservazioni, "dice Kreidberg.

Mentre il gruppo ha concluso che c'è un'assenza di qualsiasi atmosfera e, perciò, vita—su LHS 3844b, dicono che questo potrebbe non essere il caso di esopianeti terrestri simili in orbita attorno a nane-M fredde. Sperano di applicare la loro tecnica ad altri esopianeti rocciosi, compresi quelli che sono più lontani dalle loro stelle e hanno maggiori possibilità di mantenere un'atmosfera.

"Le atmosfere aiutano a proteggere la vita e a schermarla dalle radiazioni ultraviolette, " Dice Kreidberg. "Sarei entusiasta di rilevare un'atmosfera su un pianeta, anche se fa un po' troppo caldo o troppo freddo, perché questo ci direbbe, sì, alcuni esopianeti terrestri possono avere atmosfere, e probabilmente da qualche parte là fuori, ce ne sarà uno alla temperatura giusta, che è stato in grado di trattenere l'acqua allo stato liquido."