I fisici dell'ETH e dell'Università di Zurigo volevano sapere se la prevista missione spaziale LIFE potesse davvero rilevare tracce di vita su altri pianeti. Sì, dicono i ricercatori, con l'aiuto delle osservazioni del nostro pianeta.
Ciò è stato dimostrato in uno studio condotto dall'Istituto di fisica delle particelle e astrofisica dell'ETH di Zurigo. Naturalmente, l'intenzione dei ricercatori non era quella di rispondere alla domanda se la vita fosse possibile sulla Terra stessa. Invece, hanno utilizzato la Terra come esempio per dimostrare che la missione spaziale pianificata LIFE (Large Interferometer for Exoplanets) può essere un successo e che la procedura di misurazione pianificata funziona.
Con una rete di cinque satelliti, l’iniziativa internazionale LIFE guidata dall’ETH di Zurigo spera un giorno di rilevare tracce di vita sugli esopianeti. L'obiettivo è intraprendere uno studio più dettagliato degli esopianeti simili alla Terra:pianeti rocciosi simili alla Terra per dimensioni e temperatura ma orbitanti attorno ad altre stelle.
Il piano è quello di posizionare cinque satelliti più piccoli nello spazio vicino al telescopio spaziale James Webb. Insieme, questi satelliti formeranno un grande telescopio che fungerà da interferometro per captare la radiazione termica infrarossa degli esopianeti. Lo spettro della luce può quindi essere utilizzato per dedurre la composizione di questi esopianeti e delle loro atmosfere. "Il nostro obiettivo è rilevare i composti chimici nello spettro luminoso che suggeriscono la vita sugli esopianeti", spiega Sascha Quanz, che guida l'iniziativa LIFE.
Nello studio, che è stato appena pubblicato su The Astrophysical Journal , i ricercatori Jean-Noël Mettler, Björn S. Konrad, Sascha P. Quanz e Ravit Helled hanno studiato quanto bene una missione LIFE potrebbe caratterizzare l'abitabilità di un esopianeta. A tal fine, hanno deciso di trattare la Terra come se fosse un pianeta extrasolare e di effettuare osservazioni sul nostro pianeta natale.
La particolarità dello studio è che il team ha testato le capacità della futura missione LIFE su spettri reali anziché simulati. Utilizzando i dati provenienti da uno dei dispositivi di misurazione atmosferica sul satellite di osservazione Aqua Earth della NASA, hanno generato gli spettri di emissione della Terra nella gamma del medio infrarosso, come potrebbero essere registrati nelle future osservazioni degli esopianeti.
Due considerazioni erano centrali nel progetto. Innanzitutto, se un grande telescopio spaziale dovesse osservare la Terra dallo spazio, che tipo di spettro infrarosso registrerebbe? Poiché la Terra verrebbe osservata da una grande distanza, sembrerebbe un puntino senza pretese, senza caratteristiche riconoscibili come il mare o le montagne. Ciò significa che gli spettri sarebbero quindi medie spaziali e temporali che dipenderebbero da quali viste del pianeta catturerebbe il telescopio e per quanto tempo.
Da ciò, i fisici hanno derivato la seconda considerazione nel loro studio:se questi spettri medi fossero analizzati per ottenere informazioni sull'atmosfera terrestre e sulle condizioni della superficie, in che modo i risultati dipenderebbero da fattori come la geometria dell'osservazione e le fluttuazioni stagionali?
I ricercatori hanno preso in considerazione tre geometrie di osservazione (le due viste dai poli e un'ulteriore vista equatoriale) e si sono concentrati sui dati registrati a gennaio e luglio per tenere conto delle maggiori variazioni stagionali.
Il risultato principale dello studio è incoraggiante. Se un telescopio spaziale come LIFE dovesse osservare il pianeta Terra, troverebbe segni di un mondo temperato e abitabile. Il team è stato in grado di rilevare le concentrazioni dei gas atmosferici CO2 , acqua, ozono e metano negli spettri infrarossi dell'atmosfera terrestre, nonché condizioni superficiali che favoriscono la presenza di acqua. La prova dell'ozono e del metano è particolarmente importante poiché questi gas sono prodotti dalla biosfera terrestre.
Questi risultati sono indipendenti dalla geometria di osservazione, come hanno dimostrato i ricercatori. Questa è una buona notizia, perché l'esatta geometria di osservazione per le future osservazioni di esopianeti simili alla Terra sarà probabilmente sconosciuta.
Confrontando le fluttuazioni stagionali, tuttavia, il risultato è stato meno rivelatore. "Anche se la stagionalità atmosferica non è facile da osservare, il nostro studio mostra che le missioni spaziali di prossima generazione saranno in grado di valutare se i vicini esopianeti temperati simili alla Terra sono abitabili o addirittura abitati", afferma Quanz.
Ulteriori informazioni: Jean-Noël Mettler et al, La Terra come pianeta extrasolare. III. Utilizzo degli spettri empirici di emissione termica come input per il recupero atmosferico di un esopianeta gemello della Terra, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad198b
Informazioni sul giornale: Giornale astrofisico
Fornito da ETH Zurigo
