Nel febbraio del 2017, la comunità scientifica si è rallegrata quando la NASA ha annunciato che una stella vicina (TRAPPIST-1) aveva un sistema di non meno di sette pianeti rocciosi. Da quel tempo, gli astronomi hanno condotto tutti i tipi di osservazioni e studi di follow-up nella speranza di saperne di più su questi esopianeti. In particolare, hanno cercato di scoprire se qualcuno dei pianeti situati nelle zone abitabili delle stelle (HZ) potesse essere effettivamente abitabile.

Molti di questi studi si sono occupati del fatto che i pianeti TRAPPIST-1 abbiano o meno acqua sufficiente sulle loro superfici. Ma altrettanto importante è la questione se ci siano o meno atmosfere vitali. In un recente studio che fornisce una panoramica di tutte le osservazioni fino ad oggi sui pianeti TRAPPIST-1, un team ha scoperto che, a seconda del pianeta in questione, è probabile che abbiano buone atmosfere, se del caso.

Lo studio, che recentemente è apparso sulla rivista Astrobiologia , è stato condotto da un team internazionale di ricercatori dell'Osservatorio Astronomico di Ginevra (GAO), l'Università di Berna, il Laboratoire d'astrophysique de Bordeaux (LAB), l'Astrophysics Research Group presso l'Imperial College di Londra, e il Laboratorio di fisica dell'atmosfera e dello spazio (LASP) presso l'Università del Colorado.

Inizialmente, era un gruppo di astronomi dell'Università di Liegi, Belgio, che ha rilevato tre degli esopianeti del sistema utilizzando la spettroscopia di transito. Per questo metodo, gli astronomi controllano le stelle per i cali di luminosità, che sono il risultato di pianeti che passano davanti alla stella rispetto all'osservatore.

Il sistema è stato denominato TRAPPIST-1 in onore dello strumento utilizzato per rilevarli, il Piccolo Telescopio Pianeti in Transizione e Planetesimali (TRAPPIST), situato presso l'Osservatorio di La Silla dell'ESO in Cile e l'Osservatorio de l'Oukaïmeden in Marocco. Nel febbraio del 2017, l'esistenza di altri quattro esopianeti è stata confermata, così come il fatto che tre orbitano con l'HZ della stella.

Da allora, il sistema TRAPPIST-1 è stato considerato un ottimo candidato dagli astronomi per la ricerca sugli esopianeti. Ci sono una serie di ragioni per questo, che Martin Turbet (ricercatore postdottorato presso il GAO e autore principale dello studio) ha spiegato a Universe Today via e-mail:

"Il sistema TRAPPIST-1 è molto adatto per studi di abitabilità perché è il sistema planetario composto da esopianeti potenzialmente abitabili che è più facile da osservare e quindi caratterizzare con i telescopi. Ciò è dovuto principalmente al fatto che (1) il TRAPPIST-1 il sistema è molto vicino (39 anni luce da noi), (ii) i pianeti transitano (frequentemente) davanti alla loro stella, e (iii) la stella ospite TRAPPIST-1 è una nana ultrafredda con un raggio estremamente piccolo."

In breve, avere sette esopianeti attorno a una stella significa che ci saranno molte opportunità per individuarli mentre effettuano transiti davanti alla stella. In queste occasioni, gli astronomi sono in grado di raccogliere spettri dal pianeta mentre la luce della stella passa intorno al pianeta e attraverso la sua atmosfera (un processo noto come spettroscopia di trasmissione). Gli scienziati sono quindi in grado di esaminare questi dati per determinare quali elementi chimici sono presenti.

Poiché TRAPPIST-1 è una stella di tipo M (nana rossa), che ha una massa ridotta, fresco, e relativamente debole rispetto ad altri tipi di stelle:la spettroscopia di trasmissione ottenuta dai suoi pianeti ha meno probabilità di essere soggetta all'effetto della sorgente di luce di transito (TLSE, o "contaminazione stellare"). È qui che le letture degli spettri ottenuti dai pianeti vengono espulse dagli spettri della stella stessa.

Però, non tutte le ricerche condotte finora sono state molto incoraggianti. Infatti, sono stati condotti numerosi studi che hanno indicato che per alcuni dei pianeti TRAPPIST-1, l'acqua potrebbe costituire gran parte della loro massa (rendendoli "mondi acquatici"). Oltre a ciò, c'è la natura delle stelle nane rosse, che sono soggetti a riacutizzazioni che potrebbero provocare il caos nelle atmosfere dei loro pianeti.

Però, altri studi hanno scoperto che gli esopianeti in orbita attorno alle nane rosse potrebbero essere ancora abitabili purché abbiano atmosfere e copertura nuvolosa sufficienti per affrontare la radiazione. Per valutare la probabilità che i pianeti TRAPPIST-1 avessero tali atmosfere, Turbet e i suoi colleghi hanno preso in considerazione tutti i dati ottenuti fino ad oggi sul sistema TRAPPIST-1.

Ciò include le osservazioni di transito fatte dei pianeti, così come misurazioni di densità, spettroscopia di trasmissione, l'ambiente di irradiazione del sistema, teorie sulla formazione e migrazione planetaria, la stabilità orbitale dei pianeti, modellistica climatica, e modelli che considerano la quantità di gas che i pianeti perdono nello spazio (ovvero modelli di fuga).

"Abbiamo esaminato tutti i lavori esistenti sull'argomento, spaziando dalle osservazioni con i migliori telescopi disponibili (Hubble Space Telescope, Telescopio Spaziale Spitzer, Telescopio molto grande, ecc.) ai modelli teorici più sofisticati come i modelli climatici numerici tridimensionali, " disse Turbe.

Quello che hanno trovato è stato piuttosto incoraggiante. Per i principianti, sono stati in grado di determinare che la maggior parte dei pianeti di TRAPPIST-1 erano privi di nubi, atmosfere a basso peso molecolare, simile a com'era l'atmosfera primordiale della Terra. Secondo, hanno trovato prove convincenti che quei pianeti che avevano atmosfere erano probabilmente composti da elementi che hanno pesi atomici più alti. Turbe ha detto, "Abbiamo determinato che è improbabile che i sette pianeti TRAPPIST-1 abbiano atmosfere dominate dall'idrogeno. Abbiamo anche suggerito che le atmosfere (se presenti) dei pianeti TRAPPIST-1 hanno maggiori probabilità di essere dominate dall'anidride carbonica, dominato dall'ossigeno o dall'acqua."

In altre parole, dei sette pianeti TRAPPIST-1, quelli che hanno atmosfere probabilmente avranno il tipo favorevole alla vita (almeno per come la conosciamo). Ciò significa anidride carbonica, uno stabilizzatore climatico essenziale necessario per gli organismi fotosintetici, ossigeno gassoso, azoto, ed elementi volatili come l'acqua. Include anche copertura nuvolosa, che non è solo un'indicazione di acqua, ma fornisce protezione contro le radiazioni stellari.

Sfortunatamente, Turbet e i suoi colleghi non possono dire con sicurezza che i pianeti TRAPPIST-1 hanno atmosfere con tutti questi elementi. Questo studio fa, però, porre vincoli a tale possibilità in base a ciò che sappiamo finora del sistema. Alla fine, sapere se qualcuno degli esopianeti di questo sistema è abitabile dovrà aspettare i telescopi di prossima generazione. Turbe ha detto, "Le missioni di prossima generazione, in particolare il James Webb Space Telescope e gli spettrografi terrestri nel vicino infrarosso, avranno il potere di rilevare molecole "pesanti" come l'anidride carbonica, ossigeno, metano, ecc. e quindi potrebbero avere il potenziale per determinare se i pianeti TRAPPIST-1 hanno o meno atmosfere, e se così fosse, di che pasta sono fatti".

Il lancio del JWST è previsto per il prossimo anno, mentre si prevede che i telescopi terrestri dotati di spettrografi di nuova generazione entreranno in funzione nel corso di questo decennio. Con questi e ancora più potenti strumenti previsti per il futuro, gli astronomi si aspettano di sapere finalmente con certezza se la loro è vita oltre la Terra nel nostro angolo della galassia.