Questa illustrazione mostra la navicella Cassini della NASA che vola attraverso i pennacchi su Encelado nell’ottobre 2015. Credit: NASA / JPL-Caltech
Diversi anni fa, scienziato planetario Lynnae Quick ha cominciato a chiedersi se uno qualsiasi degli oltre 4.000 esopianeti noti, o pianeti al di là del nostro sistema solare, potrebbe assomigliare ad alcune delle lune acquose intorno a Giove e Saturno., Anche se alcune di queste lune non hanno atmosfere e sono coperte di ghiaccio, sono ancora tra gli obiettivi principali nella ricerca della vita oltre la Terra da parte della NASA. La luna di Saturno Encelado e la luna di Giove Europa, che gli scienziati classificano come “mondi oceanici”, sono buoni esempi.
“Pennacchi d’acqua eruttano da Europa ed Encelado, quindi possiamo dire che questi corpi hanno oceani sotterranei sotto i loro gusci di ghiaccio, e hanno energia che guida i pennacchi, che sono due requisiti per la vita come la conosciamo”, dice Quick, uno scienziato planetario della NASA specializzato in vulcanismo e mondi oceanici., “Quindi, se stiamo pensando a questi luoghi come possibilmente abitabili, forse anche versioni più grandi di loro in altri sistemi planetari sono abitabili.”
Quick, del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, ha deciso di esplorare se — ipoteticamente — ci sono pianeti simili a Europa ed Encelado nella galassia della Via Lattea. E potrebbero anche essere geologicamente attivi abbastanza da sparare pennacchi attraverso le loro superfici che un giorno potrebbero essere rilevati dai telescopi.,
Attraverso un’analisi matematica di diverse dozzine di esopianeti, inclusi i pianeti del vicino sistema TRAPPIST-1, Quick e i suoi colleghi hanno imparato qualcosa di significativo: più di un quarto degli esopianeti che hanno studiato potrebbero essere mondi oceanici, con una maggioranza che potrebbe ospitare oceani sotto strati di ghiaccio superficiale, simili a Europa ed Encelado. Inoltre, molti di questi pianeti potrebbero rilasciare più energia di Europa ed Encelado.,
Venere potrebbe aver avuto un tempo oceani di acqua liquida e vulcani attivi, un ambiente ospitale per la vita. Ma nel corso del tempo il pianeta ha ottenuto così caldo gli oceani bolliti via. A poco a poco, i gas vulcanici hanno creato un’atmosfera super spessa su Venere, con nuvole di acido solforico., Credit: Michael Lentz & Mike Mirandi/NASA Goddard Space Flight Center
gli Scienziati potrebbero un giorno essere in grado di test Rapido previsioni misurando il calore emesso da un esopianeta o rilevando vulcanica o cryovolcanic (liquido o di vapore, invece di roccia fusa) eruzioni nelle lunghezze d’onda della luce emessa dalle molecole nell’atmosfera di un pianeta. Per ora, gli scienziati non possono vedere molti esopianeti in alcun dettaglio. Ahimè, sono troppo lontani e troppo soffocati dalla luce delle loro stelle., Ma considerando le uniche informazioni disponibili — dimensioni degli esopianeti, masse e distanze dalle loro stelle — scienziati come Quick e i suoi colleghi possono sfruttare i modelli matematici e la nostra comprensione del sistema solare per cercare di immaginare le condizioni che potrebbero plasmare gli esopianeti in mondi vivibili o meno.,
Mentre le ipotesi che vanno in questi modelli matematici sono ipotesi istruite, possono aiutare gli scienziati a restringere l’elenco degli esopianeti promettenti per cercare condizioni favorevoli alla vita in modo che il prossimo telescopio spaziale James Webb della NASA o altre missioni spaziali possano seguire.
“Le future missioni per cercare segni di vita oltre il sistema solare si concentrano su pianeti come il nostro che hanno una biosfera globale così abbondante che sta cambiando la chimica dell’intera atmosfera”, afferma Aki Roberge, un astrofisico Goddard della NASA che ha collaborato con Quick a questa analisi., “Ma nel sistema solare, lune ghiacciate con oceani, che sono lontani dal calore del Sole, hanno ancora dimostrato di avere le caratteristiche che pensiamo siano necessarie per la vita.”
Questo grafico animato mostra i livelli di attività geologica prevista tra gli esopianeti, con e senza oceani, rispetto all’attività geologica nota tra i corpi del sistema solare, con e senza oceani., Credit: Lynnae Quick& James Tralie/Goddard Space Flight Center della NASA
Per cercare possibili mondi oceanici, il team di Quick ha selezionato 53 esopianeti con dimensioni più simili alla Terra, anche se potrebbero avere fino a otto volte più massa. Gli scienziati presumono che i pianeti di queste dimensioni siano più solidi che gassosi e, quindi, più propensi a sostenere l’acqua liquida sopra o sotto le loro superfici., Almeno altri 30 pianeti che si adattano a questi parametri sono stati scoperti da quando Quick e i suoi colleghi hanno iniziato il loro studio nel 2017, ma non sono stati inclusi nell’analisi, che è stata pubblicata il 18 giugno 2020, sulla rivista Publications of the Astronomical Society of the Pacific.
Con i loro pianeti di dimensioni terrestri identificati, Quick e il suo team hanno cercato di determinare quanta energia ciascuno potesse generare e rilasciare come calore. Il team ha considerato due fonti primarie di calore., Il primo, il calore radiogeno, viene generato nel corso di miliardi di anni dal lento decadimento di materiali radioattivi nel mantello e nella crosta di un pianeta. Questo tasso di decadimento dipende dall’età di un pianeta e dalla massa del suo mantello. Altri scienziati avevano già determinato queste relazioni per i pianeti di dimensioni terrestri. Quindi, Quick e il suo team hanno applicato il tasso di decadimento alla loro lista di 53 pianeti, supponendo che ognuno abbia la stessa età della sua stella e che il suo mantello occupi la stessa proporzione del volume del pianeta come fa il mantello terrestre.,
Successivamente, i ricercatori hanno calcolato il calore prodotto da qualcos’altro: la forza di marea, che è l’energia generata dal trascinamento gravitazionale quando un oggetto orbita attorno a un altro. I pianeti in orbite allungate o ellittiche spostano la distanza tra loro e le loro stelle mentre le circondano. Ciò porta a cambiamenti nella forza gravitazionale tra i due oggetti e fa sì che il pianeta si allunghi, generando così calore. Alla fine, il calore viene perso nello spazio attraverso la superficie.
Una via di uscita per il calore è attraverso vulcani o cryovolcanoes., Un altro percorso è attraverso la tettonica, che è un processo geologico responsabile del movimento dello strato roccioso o ghiacciato più esterno di un pianeta o di una luna. Qualunque sia il modo in cui il calore viene scaricato, sapere quanto di esso un pianeta spinge fuori è importante perché potrebbe fare o rompere l’abitabilità.
“Forecasting Rates of Volcanic Activity on Terrestrial Exopianets and Implications for Cryovolcanic Activity on Extrasolar Ocean Worlds” di Lynnae C. Quick, Aki Roberge, Amy Barr Mlinar e Matthew M. Hedman, 18 June 2020, Publications of the Astronomical Society of the Pacific.
DOI: 10 .,1088/1538-3873 / ab9504
“A radiogenic heating evolution model for cosmochemically Earth-like exoplanets” di Elizabeth A. Frank, Bradley S. Meyer e Stephen J. Mojzsis, Icarus.
DOI: 10.1016/j.icarus.2014.08.031