Nel concetto di questo artista, la luna Ganimede orbita attorno al pianeta gigante Giove. Un oceano salino sotto la crosta ghiacciata della luna spiega meglio lo spostamento nelle cinture aurorali misurato dal telescopio Hubble. Gli astronomi si sono a lungo chiesti se le lune di Giove sarebbero abitabili se la radiazione solare aumentasse. Credito:NASA/ESA
In Il piccolo Principe , la classica novella di Antoine de Saint-Exupéry, il principe titolare vive su un asteroide delle dimensioni di una casa così piccolo da poter guardare il tramonto a qualsiasi ora del giorno spostando la sedia di pochi passi.
Certo, nella vita reale, oggetti celesti così piccoli non possono sostenere la vita perché non hanno abbastanza gravità per mantenere un'atmosfera. Ma quanto piccolo è troppo piccolo per l'abitabilità?
In un recente documento, I ricercatori dell'Università di Harvard hanno descritto un nuovo, limite di dimensione inferiore per i pianeti per mantenere l'acqua liquida superficiale per lunghi periodi di tempo, estendendo la cosiddetta zona abitabile o "zona Riccioli d'Oro" per i piccoli, pianeti a bassa gravità. Questa ricerca amplia l'area di ricerca della vita nell'universo e fa luce sull'importante processo di evoluzione atmosferica sui piccoli pianeti.
La ricerca è stata pubblicata su Giornale Astrofisico .
"Quando le persone pensano ai bordi interni ed esterni della zona abitabile, tendono a pensarci solo spazialmente, significa quanto il pianeta è vicino alla stella, " ha detto Constantin Arnscheidt '18, primo autore del saggio. "Ma veramente, ci sono molte altre variabili di abitabilità, compresa la massa. Stabilire un limite inferiore per l'abitabilità in termini di dimensioni del pianeta ci dà un vincolo importante nella nostra ricerca continua di esopianeti ed esolune abitabili».
In genere, i pianeti sono considerati abitabili se possono mantenere l'acqua liquida superficiale (al contrario dell'acqua ghiacciata) abbastanza a lungo da consentire l'evoluzione della vita, conservativamente circa 1 miliardo di anni. Gli astronomi vanno a caccia di questi pianeti abitabili entro distanze specifiche da certi tipi di stelle:stelle più piccole, più fresca e di massa inferiore al nostro sole hanno una zona abitabile molto più vicina che più grande, stelle più calde.
Il limite interno della zona abitabile è definito da quanto può essere vicino un pianeta a una stella prima che un effetto serra incontrollato porti all'evaporazione di tutta l'acqua superficiale. Ma, come hanno dimostrato Arnscheidt e i suoi colleghi, questa definizione non vale per i piccoli, pianeti a bassa gravità.
Questa illustrazione mostra il limite inferiore per l'abitabilità in termini di massa del pianeta. Se un oggetto è più piccolo del 2,7% della massa della Terra, la sua atmosfera fuggirà prima che abbia mai la possibilità di sviluppare acqua liquida superficiale. Credito:Harvard SEAS
L'effetto serra incontrollato si verifica quando l'atmosfera assorbe più calore che può irradiare nello spazio, impedendo al pianeta di raffreddarsi e portando infine a un riscaldamento inarrestabile che alla fine trasforma i suoi oceani in vapore.
Però, accade qualcosa di importante quando i pianeti diminuiscono di dimensioni:mentre si riscaldano, le loro atmosfere si espandono verso l'esterno, diventando sempre più grande rispetto alle dimensioni del pianeta. Queste grandi atmosfere aumentano sia l'assorbimento che l'irraggiamento del calore, permettendo al pianeta di mantenere meglio una temperatura stabile. I ricercatori hanno scoperto che l'espansione atmosferica impedisce ai pianeti a bassa gravità di sperimentare un effetto serra incontrollato, permettendo loro di mantenere l'acqua liquida superficiale mentre orbitano più vicino alle loro stelle.
Quando i pianeti diventano troppo piccoli, però, perdono del tutto le loro atmosfere e l'acqua di superficie liquida si congela o si vaporizza. I ricercatori hanno dimostrato che esiste una dimensione critica al di sotto della quale un pianeta non può mai essere abitabile, il che significa che la zona abitabile è delimitata non solo nello spazio, ma anche nelle dimensioni del pianeta.
I ricercatori hanno scoperto che la dimensione critica è circa il 2,7% della massa della Terra. Se un oggetto è più piccolo del 2,7% della massa della Terra, la sua atmosfera fuggirà prima che abbia mai la possibilità di sviluppare acqua liquida superficiale, simile a quanto accade oggi alle comete. Per contestualizzarlo, la luna è l'1,2 percento della massa della Terra e Mercurio è il 5,53 percento.
I ricercatori sono stati anche in grado di stimare le zone abitabili di questi piccoli pianeti attorno a determinate stelle. Sono stati modellati due scenari per due diversi tipi di stelle:una stella di tipo G come il nostro sole e una stella di tipo M modellata su una nana rossa nella costellazione del Leone.
I ricercatori hanno risolto un altro mistero di vecchia data nel nostro sistema solare. Gli astronomi si sono chiesti a lungo se le lune ghiacciate di Giove, Europa, Ganimede, e Callisto sarebbe abitabile se le radiazioni del sole aumentassero. Sulla base di questa ricerca, queste lune sono troppo piccole per mantenere l'acqua liquida superficiale, anche se erano più vicini al sole.
"I mondi acquatici di piccola massa sono un'affascinante possibilità nella ricerca della vita, e questo articolo mostra quanto sia diverso il loro comportamento rispetto a quello dei pianeti simili alla Terra, " disse Robin Wordsworth, professore associato di scienze ambientali e ingegneria presso SEAS e autore senior dello studio. "Una volta che le osservazioni per questa classe di oggetti diventano possibili, sarà emozionante provare a testare direttamente queste previsioni".
