Nella ricerca della vita oltre la nostra galassia, molti scienziati hanno gli occhi rivolti verso sfere come la Terra:pianeti rocciosi. Quindi, dopo che il Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) ha rilevato un pianeta roccioso leggermente più grande della Terra lo scorso autunno, un team di ricercatori ha lanciato una campagna per acquisire ulteriori immagini con lo Spitzer Space Telescope, l'unico telescopio attualmente nello spazio in grado di rilevare direttamente la luce infrarossa di un pianeta. Il telescopio ha prodotto immagini più piccole di 1 pixel, 1/94 di pollice, come un granello di polvere con cui fare previsioni sull'abitabilità del pianeta.

Osservare diverse orbite del pianeta ha permesso agli scienziati di mappare la temperatura della sua superficie e creare modelli della sua atmosfera, capacità che gli scienziati stanno appena iniziando a sviluppare per i pianeti rocciosi. Gran parte di ciò che i ricercatori apprendono sugli esopianeti si basa su ciò che sanno delle stelle che circondano.

"La gente dice che conosciamo solo un pianeta così come conosciamo la stella, perché fondamentalmente stiamo deducendo cose in base a ciò che misuriamo sulla stella, " ha detto Laura Schaefer, un assistente professore di scienze geologiche presso la Stanford's School of Earth Energy &Environmental Sciences (Stanford Earth) e coautore di uno studio che caratterizza un pianeta che è stato pubblicato in Natura 19 agosto.

Le analisi del team mostrano che questo pianeta, LHS 3844b, situato a 48,6 anni luce di distanza, è molto più caldo della Terra e può essere ricoperto di roccia vulcanica scura. Orbita intorno a una stella più piccola del sole in sole 11 ore. La stella è una nana M, il tipo di stella più comune e longevo che potrebbe quindi ospitare un'alta percentuale dei pianeti della galassia, e l'atmosfera del pianeta roccioso è la prima in orbita attorno a una nana M ad essere caratterizzata. I ricercatori hanno scoperto che il pianeta ha poca o nessuna atmosfera, e quindi non poteva supportare la vita, una scoperta importante per comprendere le atmosfere di pianeti rocciosi simili attorno alle nane M.

Stanford News Service ha parlato con Schaefer per saperne di più sui risultati e sul loro significato.

Perché gli scienziati vogliono esplorare gli esopianeti?

In modo molto ampio, è cercare di capire meglio la formazione dei pianeti. Comprendiamo abbastanza bene i pianeti del nostro sistema solare, ma questo ci dà solo un'istantanea di come funziona la formazione dei pianeti. Uscendo e trovando pianeti intorno ad altre stelle, abbiamo scoperto molte cose pazzesche che non sapevamo fossero accadute quando si sono formati i pianeti. Per esempio, abbiamo trovato una classe di pianeti che nessuno si aspettava esistesse, chiamati caldi Giove. Questi sono in realtà il primo tipo di esopianeti scoperti.

L'altro obiettivo principale dell'osservazione degli esopianeti è trovare un altro pianeta come la Terra che potrebbe avere vita su di esso. Mi concentro sui pianeti rocciosi più piccoli, non i grandi giganti del gas. L'obiettivo è alla fine trovare un pianeta in quella che chiamiamo "zona abitabile, " che è una regione dello spazio orbitale in cui l'acqua liquida potrebbe essere stabile sulla superficie di un pianeta come la Terra.

Per determinare se un pianeta ha vita, dobbiamo essere in grado di misurare la sua atmosfera e vedere se la vita l'ha influenzata, come sappiamo che ha qui sulla Terra, dove la nostra atmosfera di ossigeno è prodotta dalla vita. Prima che la vita si diffondesse sulla Terra, la sua atmosfera era molto diversa. Quindi pensiamo che se potessimo guardare le atmosfere dei pianeti nella zona abitabile e determinare di cosa sono fatti, allora forse potremmo dire se quei pianeti hanno vita. Questo è un primo piccolo passo sulla strada per farlo.

In che modo il team ha mappato la temperatura di un pianeta così lontano?

Osservando il pianeta in diversi punti lungo la sua orbita, vediamo diverse frazioni del lato giorno del pianeta. Se stiamo guardando la luce della stella, vediamo un grande tuffo quando il pianeta passa davanti alla stella, che chiamiamo transito. Mentre va dietro la stella, vediamo un tuffo più piccolo che chiamiamo l'eclissi secondaria. L'entità di questo calo ci dà un vincolo sulla temperatura superficiale del pianeta. Possiamo anche cercare variazioni nella luce stellare che ci danno una mappa della temperatura con il lato giorno e il lato notte.

Possiamo vincolare l'orbita abbastanza bene; sappiamo quanto è vicino alla sua stella e conosciamo la luminosità della stella, quindi sappiamo essenzialmente quanta luce il pianeta sta ricevendo dalla stella. Usiamo modelli dell'evoluzione della stella per cercare di capire quanta luce quel pianeta ha ricevuto durante tutta la sua vita.

Cosa ti hanno detto i dati sulla sua atmosfera?

Un'atmosfera può prendere il calore dalla stella e spostarla. Se il pianeta non ha un'atmosfera, allora ti aspetteresti un grande contrasto tra il lato diurno e il lato notturno. Due firme dell'atmosfera sono uno spostamento nel punto di temperatura più alta e un'ampiezza inferiore di questa firma, che indica che il calore viene spostato. Con questo particolare pianeta, uno dei primi pianeti rocciosi da cui è stato possibile effettuare questo tipo di misurazione, abbiamo riscontrato un ampio contrasto di temperatura tra il lato giorno e quello notturno e nessun offset di quel punto di temperatura. Ciò indicava che l'atmosfera doveva essere davvero sottile.

Il mio contributo è stato quindi determinare se l'atmosfera fosse stabile eseguendo modelli per osservare quanta atmosfera il pianeta potrebbe perdere per una serie di parametri durante la vita del pianeta. Se il pianeta è partito con circa la stessa quantità di gas, come acqua e anidride carbonica, come la Terra o anche di più, allora li avrebbe persi tutti nel corso della sua vita a causa del riscaldamento dell'atmosfera della stella e della sua fuga:questo è un meccanismo per la fuga dall'atmosfera. Abbiamo esaminato un altro modello che ha vincolato l'estremità inferiore dell'atmosfera che il pianeta potrebbe avere e ha determinato che queste atmosfere sottili non sono stabili su questo pianeta.

Perché concentri la tua ricerca sui modelli di fuga atmosferica?

Ho iniziato a lavorare sulla comprensione delle prime atmosfere planetarie un certo numero di anni fa, prima ancora di iniziare la scuola di specializzazione. Per me, è uno dei problemi più interessanti perché è lo stato iniziale del pianeta che sembra davvero stabilire come si evolve nel corso della sua vita. Questo è molto importante per la Terra, perché non sappiamo molto della sua storia antica nel primo mezzo miliardo di anni, ma questo è il periodo di tempo in cui è iniziata la vita. Quindi la mia prospettiva è che devi iniziare dall'inizio. E questo in realtà significa iniziare prima che il pianeta si formi e cercare di capire tutti i processi che concorrono alla creazione del pianeta e cosa stabilisce le condizioni iniziali da cui alla fine si evolve. Guardando questi caldi, esopianeti rocciosi, possiamo testare la nostra comprensione di questi processi.