Una nuova ricerca ha stabilito che 17 degli esopianeti confermati dalle osservazioni potrebbero avere oceani di acqua liquida come alcune lune del Sistema Solare.
La ricerca della vita è legata alla ricerca dell’acqua liquida. Ecco perché gli astronomi sono così entusiasti di individuare esopianeti rocciosi simili alla Terra nelle zone abitabili delle loro stelle. In una zona abitabile, un pianeta riceve abbastanza energia dalla sua stella per mantenere l’acqua liquida sulla sua superficie, date le giuste condizioni atmosferiche. Nel nostro Sistema Solare abbiamo trovato mondi con acqua liquida che si trovano ben oltre la zona abitabile, dunque possiamo aspettarci lo stesso in altri sistemi solari? Secondo una nuova ricerca gli scienziati ritengono che altri 17 esopianeti conosciuti potrebbero effettivamente avere acqua liquida in superficie.
Un modo per trovare un oceano sotterraneo in un mondo ghiacciato è rilevare i suoi pennacchi. Abbiamo trovato pennacchi ghiacciati in eruzione da Encelado ed Europa, due delle lune oceaniche ghiacciate del nostro Sistema Solare. Però non abbiamo alcuna possibilità di vedere gli stessi pennacchi su esopianeti distanti per determinare se hanno oceani ghiacciati, quindi come fare?
Alla ricerca degli oceani
Gli scienziati della NASA pensano di aver trovato un altro modo per determinare quali esopianeti potrebbero avere oceani interni. Anche se abbiamo confermato più di 5.000 esopianeti, non ne abbiamo mai osservato nessuno in dettaglio. Esistono alcuni esopianeti ripresi direttamente, ma sono poco più che puntini e non possiamo dire se ospitano oceani. Su un mondo oceanico con un guscio ghiacciato, il riscaldamento delle maree e il decadimento radioattivo degli elementi nel nucleo del mondo forniscono il calore che impedisce all’oceano sepolto di congelarsi. A volte l’acqua dovrebbe eruttare attraverso le fessure nei gusci ghiacciati di questi mondi, creando pennacchi criovulcanici come quelli su Encelado ed Europa. Il trucco è capire quali pianeti extrasolari potrebbero avere oceani sotto gusci ghiacciati.
Il gruppo di ricerca ha determinato che 17 esopianeti conosciuti potrebbero essere mondi oceanici ghiacciati. Hanno utilizzato stime dell’albedo basate su Europa ed Encelado per identificare i 17 esopianeti. I ricercatori hanno anche calcolato il riscaldamento delle maree in base alle loro orbite e stimato il riscaldamento radiogenico derivante dal decadimento degli elementi radioattivi, in parte basandosi sulla composizione elementare degli asteroidi nel nostro Sistema Solare. Grazie a queste informazioni hanno anche calcolato la quantità di attività dei geyser che dovrebbe verificarsi su ciascuno di essi.
Le analisi prevedono che questi 17 esopianeti potrebbero avere superfici coperte di ghiaccio ma ricevere abbastanza riscaldamento interno dal decadimento degli elementi radioattivi e dalle forze di marea delle loro stelle ospiti per mantenere gli oceani interni. Due esopianeti spesso studiati sono in cima alla lista del criovulcanismo: Proxima Centauri b e LHS 1140 b. Questa coppia potrebbe avere un’attività criovulcanica da centinaia a migliaia di volte maggiore di quella di Europa. Anche tre dei pianeti TRAPPIST-1 si trovano tra i 17 come anche Kepler-62f, Kepler-1652b e GJ-514b.
Tutti i pianeti nell’elenco hanno all’incirca le dimensioni della Terra, con densità che suggeriscono che non siano del tutto rocciosi. Ciascuno di essi potrebbe contenere notevoli quantità di ghiaccio e acqua. Dato che sono tutti molto più freddi della Terra, è probabile che le loro superfici siano ghiacciate, proprio come Europa ed Encelado.
Criovulcanismo
Esistono due modi in cui questi pianeti possono sperimentare il criovulcanismo e dipende dallo spessore dei gusci di ghiaccio. Gli esopianeti oceanici con croste ghiacciate non sono statici. I pianeti con gusci ghiacciati probabilmente ottengono quasi tutto il loro calore da fonti interne, poiché la maggior parte della luce stellare verrebbe riflessa. Il riscaldamento mareale varia mentre un pianeta orbita attorno alla sua stella, a meno che la sua orbita non sia perfettamente circolare.
Su un pianeta con una crosta di ghiaccio più spessa, l’acqua liquida può penetrare nel guscio di ghiaccio poiché le condizioni di riscaldamento delle maree variano nel tempo, formando sacche di acqua liquida che contengono sostanze volatili. A volte, queste sacche d’acqua possono esplodere a causa di una debolezza nel guscio ghiacciato. Sui pianeti con gusci più sottili, l’acqua può eruttare direttamente dall’oceano stesso. Lo spessore del ghiaccio aiuta a determinare la quantità di attività criogenica e i ricercatori hanno determinato il probabile spessore dei gusci dei 17 esopianeti. Anche la temperatura di un pianeta ne determina lo spessore e sui pianeti nel campione erano inferiori a quanto previsto, in alcuni casi fino a 33 gradi Celsius (60 F) inferiori.
Per esempio il guscio ghiacciato di Proxima B ha uno spessore di soli 58 metri, mentre quello di LHS-1140b è spesso solo 1,6 km. All’altra estremità della scala c’è il MOA 2007 BLG 192Lb con un guscio spesso circa 38,6 km. Per fare un confronto, il guscio ghiacciato di Europa ha uno spessore di circa 29 km. Poiché i modelli prevedono che gli oceani potrebbero trovarsi relativamente vicini alle superfici di Proxima Centauri b e LHS 1140 b, e che il loro tasso di attività dei geyser potrebbe superare quello di Europa da centinaia a migliaia di volte, è più probabile che i telescopi rilevino l’attività geologica su questi esopianeti oceanici.
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Proxima Centauri b
Quando si tratta di Proxima Centauri b, c’è molta incertezza. L’unica cosa che sappiamo per certo è che si trova saldamente all’interno di quella che gli astronomi considerano la zona abitabile. Oltre a ciò, non siamo sicuri che sia bloccato marealmente alla sua stella, anche se potrebbe essere probabile. Se lo fosse, questo cambierebbe tutto ciò che riguarda la sua temperatura, l’atmosfera e lo stato dell’acqua che potrebbe aver trattenuto. Potrebbe avere oceani di tutto il pianeta o solo corpi idrici isolati più piccoli. Potrebbe essere parzialmente o totalmente ghiacciato, con un oceano liquido sotto il ghiaccio. Oppure potrebbe essere tutta terraferma.
Ma, se il nuovo studio è corretto, la ricerca di pianeti abitabili ha un obiettivo più praticabile, molto più vicino alla Terra di quanto pensassimo. La Terra ospita comunità di vita presso sorgenti idrotermali nei suoi oceani profondi, isolati dalla luce solare. È plausibile che la stessa cosa possa accadere sui mondi oceanici ghiacciati. Tutti i pianeti considerati in questo studio sono sufficientemente grandi e sperimentano un riscaldamento interno sufficiente da contenere oceani sotterranei a diverse profondità sotto gusci di ghiaccio esterni e da ospitare processi geologici attivi, in particolare criovulcanismo.
Se l’esperienza con i mondi oceanici nel nostro sistema solare è un indicatore, i sottili gusci di ghiaccio che abbiamo stimato per Proxima Centauri b, Trappist-1f e tutti i pianeti Kepler suggeriscono che eventuali prodotti dell’eruzione si sono scaricati nello spazio durante gli episodi di criovulcanismo esplosivo su questi mondi deriverebbe direttamente dai loro oceani sotterranei.
Ciò colloca questi mondi nella stessa categoria di Europa. E abbiamo rilevato particelle rocciose, sali e sostanze chimiche organiche nei pennacchi di Europa. Se riusciamo a rilevare i pennacchi su uno qualsiasi di questi pianeti, conterranno prove dirette della composizione dei loro oceani. I nuovi telescopi saranno in grado di vedere Proxima Centauri b. Il Giant Magellan Telescope entrerà in funzione nei prossimi anni e avrà il potere risolutivo osservare facilmente l’esopianeta più vicino a noi. Ed è possibile che il potente telescopio rilevi eventuali pennacchi criovulcanici che fuoriescono dal suo oceano.
