Quando i telescopi divennero abbastanza potenti da trovare pianeti in orbita attorno a stelle lontane, gli scienziati sono rimasti sorpresi nel vedere che molti di loro non avevano atmosfere come quella terrestre. Anziché, sembrano avere spesse coltre di idrogeno.

In un nuovo studio, due scienziati dell'Università di Chicago hanno studiato come si evolvono le atmosfere di quei pianeti, e la probabilità che tali pianeti acquisiscano sempre un'atmosfera più simile alla nostra. Modellando migliaia di pianeti simulati, stimarono che sarebbe stato molto raro che un pianeta iniziato con un'atmosfera di idrogeno si evolvesse in uno come quello della Terra, e che tali pianeti spesso finissero per perdere completamente le loro atmosfere.

Pubblicato il 21 luglio nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , i risultati approfondiscono la nostra comprensione di come si formano e crescono le atmosfere planetarie, e può aiutare gli astronomi a restringere i posti migliori per cercare pianeti con atmosfere simili alla Terra.

"La zona abitabile per i pianeti è su una linea:una costa cosmica tra troppa e troppo poca atmosfera, " ha detto l'assistente Prof. Edwin Kite, primo autore dello studio ed esperto della storia di Marte e dei climi di altri mondi. "Ci sono molti pianeti seduti lungo quella costa, oppure sono rari? Questa è una grande domanda nella scienza planetaria in questo momento".

"Sappiamo molto poco delle atmosfere degli esopianeti rocciosi, "ha detto Megan Barnet, uno studente laureato e secondo autore del documento. "I pianeti che stiamo osservando in questo studio sono troppo vicini alle loro stelle per ospitare la vita, ma studiarli ci aiuta a capire i processi complessivi che creano o distruggono le atmosfere".

Per esempio, gli scienziati sanno che molti pianeti rocciosi si formano con atmosfere di idrogeno, ma ciò che accade dopo quella formazione iniziale è molto meno chiaro. Mantengono quell'atmosfera, transizione verso un altro tipo di atmosfera, o perderlo del tutto?

Kite e Barnett hanno preso le informazioni che sappiamo, e lo ha inserito in un programma per eseguire simulazioni con pianeti di diverse dimensioni e con diversi tipi di atmosfere. Quindi hanno proposto diversi scenari e osservato cosa sarebbe successo alle atmosfere se, dire, la luminosità della stella vicina cambia, modificare la quantità di radiazioni ricevute dal pianeta; o la stella si affievolisce e la roccia del pianeta si raffredda; o vulcani eruttano sulla superficie.

I loro risultati hanno suggerito che se un pianeta inizia con un'atmosfera ricca di idrogeno, ci sono pochissime combinazioni di condizioni in cui potrebbe eventualmente trasformarsi in un'atmosfera simile alla Terra. "Questo in realtà non accade nel nostro modello, " ha detto Kite. "Di gran lunga il risultato più comune è che perde la sua atmosfera e rimane una roccia nuda per sempre."

In una manciata di casi, però, un pianeta un po' più grande delle dimensioni della Terra è riuscito ad acquisire e mantenere un'atmosfera simile alla Terra avendo molte eruzioni vulcaniche che emettono gas.

Kite e Barnett hanno anche scoperto che un pianeta che è iniziato con un'atmosfera iniziale simile alla Terra aveva maggiori probabilità di mantenerla.

I risultati, gli scienziati hanno detto, aiuterà a guidare le ricerche di pianeti abitabili da parte di nuovi telescopi come il James Webb Space Telescope, programmato per il lancio il prossimo anno.

"Dai nostri risultati, sembra che se vogliamo trovare esopianeti caldi con atmosfere simili alla Terra, dovremmo prendere di mira mondi che sono iniziati senza atmosfere di idrogeno, che orbitano attorno a stelle meno attive, o sono insolitamente grandi, " disse Kite.