Il James Webb ha rilevato per la prima volta l’atmosfera di un esopianeta roccioso che potrebbe fornire informazioni sulla Terra primordiale.
Grazie alle osservazioni del telescopio spaziale James Webb è stata rilevata per la prima volta l’atmosfera di 55 Cancri e, un esopianeta roccioso situato a 41 anni luce dalla Terra. I gas atmosferici che sono stati riscontrati nei dati sono la prova migliore fino ad oggi dell’esistenza di un’atmosfera di pianeta roccioso al di fuori del nostro Sistema Solare. 55 Cancri e, noto anche come Janssen, è uno dei cinque pianeti conosciuti in orbita attorno alla stella simile al Sole denominata 55 Cancri, nella costellazione del Cancro. Con un diametro quasi doppio di quello della Terra e una densità leggermente maggiore, il pianeta è classificato come una super-Terra: più grande della Terra, più piccolo di Nettuno e probabilmente simile nella composizione ai pianeti rocciosi del nostro sistema solare.
Un esopianeta bollente
Descrivere 55 Cancri e come “roccioso”, però, potrebbe dare un’impressione sbagliata. Il pianeta orbita così vicino alla sua stella (circa un venticinquesimo della distanza tra Mercurio e il Sole) che è probabile che la sua superficie sia totalmente fusa, come un oceano di magma ribollente. Con un’orbita così stretta, è probabile che anche il pianeta sia bloccato marealmente, con un lato diurno sempre rivolto verso la stella e un lato notturno nell’oscurità perpetua.
Nonostante le numerose osservazioni da quando è stato scoperto il suo transito nel 2011, la questione se 55 Cancri e abbia o meno un’atmosfera – o addirittura potrebbe averne una data la sua alta temperatura e il continuo assalto di radiazioni e vento dalla sua stella – è da sempre rimasta senza risposte. A differenza delle atmosfere dei pianeti giganti gassosi, che sono relativamente facili da individuare (il primo è stato rilevato dal telescopio spaziale Hubble della NASA più di due decenni fa), le atmosfere più sottili e dense che circondano i pianeti rocciosi sono infatti rimaste sfuggenti.
Precedenti studi su 55 Cancri e, utilizzando i dati del telescopio spaziale Spitzer della NASA, ora dismesso, suggerivano la presenza di un’atmosfera ricca di sostanze volatili (molecole che si trovano sotto forma di gas sulla Terra) come ossigeno, azoto e anidride carbonica. Ma i ricercatori non hanno potuto escludere un’altra possibilità: che il pianeta sia nudo, fatta eccezione per un tenue velo di roccia vaporizzata, ricco di elementi come silicio, ferro, alluminio e calcio.
Per distinguere tra le due possibilità, il team ha utilizzato la NIRCam (Near-Infrared Camera) e il MIRI (Mid-Infrared Instrument) di Webb per misurare la luce infrarossa da 4 a 12 micron proveniente dal pianeta. Sebbene Webb non possa catturare un’immagine diretta di 55 Cancri e, può misurare sottili cambiamenti nella luce proveniente dal sistema mentre il pianeta orbita attorno alla stella.
Più fresco del previsto
Sottraendo la luminosità durante l’eclissi secondaria, quando il pianeta è situato dietro la stella (solo luce stellare), dalla luminosità quando il pianeta è proprio accanto alla stella (luce proveniente dalla stella e dal pianeta combinati), il team è stato in grado di calcolare la quantità di varie lunghezze d’onda della luce infrarossa proveniente dal lato diurno del pianeta. Questo metodo, noto come spettroscopia di eclissi secondaria, è simile a quello utilizzato da altri gruppi di ricerca per cercare atmosfere su altri esopianeti rocciosi, come TRAPPIST-1 b.
La prima indicazione che 55 Cancri e potrebbe avere un’atmosfera è venuta dalle misurazioni della temperatura basate sulla sua emissione termica, o energia termica emessa sotto forma di luce infrarossa. Se il pianeta è ricoperto di roccia fusa scura con un sottile velo di roccia vaporizzata o è privo di atmosfera, la temperatura del lato diurno dovrebbe essere di circa 2.200° C.
Invece, i dati MIRI hanno mostrato una temperatura relativamente bassa di circa 1540° C, un’indicazione molto precisa che l’energia viene distribuita dal lato diurno a quello notturno, molto probabilmente da un’atmosfera ricca di gas volatili. Sebbene le correnti di lava possano trasportare parte del calore verso il lato notturno, non potrebbero spostarlo in modo abbastanza efficiente da spiegare questo effetto di raffreddamento.
I dati hanno suggerito la presenza di un’atmosfera contenente monossido di carbonio o anidride carbonica: un pianeta senza atmosfera o un’atmosfera costituita solo da roccia vaporizzata non avrebbe questa specifica caratteristica spettrale.
Un oceano di magma ribollente
Il team ritiene che i gas che ricoprono 55 Cancri e sarebbero gorgoglianti dall’interno anziché essere presenti sin dal momento della formazione del pianeta. Altrimenti l’atmosfera primaria sarebbe scomparsa da tempo a causa dell’elevata temperatura e dell’intensa radiazione della stella, quella presente sarebbe un’atmosfera secondaria che viene continuamente rifornita dall’oceano di magma. Il magma infatti non è solo cristalli e roccia liquida; c’è anche molto gas disciolto dentro.
Sebbene 55 Cancri e sia troppo caldo per essere abitabile, i ricercatori pensano che potrebbe fornire una finestra unica per studiare le interazioni tra atmosfere, superfici e interni dei pianeti rocciosi e forse fornire informazioni sulle prime condizioni della Terra, Venere e Marte che si ritiene siano anch’essi stati ricoperti da oceani di magma in un lontano passato.
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Fonte: NASA\JPL
