(TEMPOITALIA.IT) Il telescopio spaziale James Webb della NASA sta studiando esopianeti potenzialmente abitabili nella nostra galassia, concentrandosi su piccoli pianeti che potrebbero sostenere la vita grazie alla loro posizione nella zona abitabile. Rilevare le atmosfere, e ancor più le biosignature indicative di vita, è estremamente difficile a causa delle dimensioni minime dei segnali provenienti da questi pianeti e dell’interferenza delle loro stelle ospiti.
La spettroscopia di trasmissione del telescopio Webb
Il telescopio James Webb è impegnato nella ricerca di esopianeti potenzialmente abitabili, utilizzando la spettroscopia di trasmissione per analizzare le loro composizioni atmosferiche. Questo processo è reso complicato dalle dimensioni ridotte dei segnali e dal tempo di osservazione necessario, rendendo la rilevazione di biosignature una sfida significativa.
Gli esopianeti sono comuni nella nostra galassia e alcuni orbitano nella cosiddetta zona abitabile della loro stella. Il telescopio James Webb ha osservato alcuni di questi piccoli pianeti potenzialmente abitabili, e gli astronomi stanno ora analizzando i dati raccolti. Gli scienziati del progetto Webb, Dr. Knicole Colón e Dr. Christopher Stark del Goddard Space Flight Center della NASA, ci parlano delle sfide nello studio di questi mondi.
Definizione di pianeti potenzialmente abitabili
Un pianeta potenzialmente abitabile è spesso definito come un pianeta di dimensioni simili alla Terra che orbita nella zona abitabile della sua stella, dove potrebbe avere una temperatura tale da permettere l’esistenza di acqua liquida sulla sua superficie. Attualmente, conosciamo circa 30 pianeti che potrebbero essere piccoli pianeti rocciosi come la Terra e che orbitano nella zona abitabile.
L’osservazione delle atmosfere degli esopianeti
I mondi potenzialmente abitabili che il telescopio Webb sta osservando sono tutti esopianeti in transito, cioè con orbite quasi perfettamente allineate in modo che passino davanti alla loro stella ospite. Webb sfrutta questa configurazione per eseguire la spettroscopia di trasmissione, esaminando la luce stellare filtrata attraverso le atmosfere dei pianeti per conoscere le loro composizioni chimiche.
Tuttavia, la quantità di luce stellare bloccata dall’atmosfera sottile di un piccolo pianeta roccioso è minuscola, tipicamente molto inferiore allo 0,02%. Anche solo rilevare un’atmosfera attorno a questi piccoli mondi è molto difficile. Identificare la presenza di vapore acqueo, che potrebbe aumentare la possibilità di abitabilità, è ancora più arduo. Cercare biosignature, gas prodotti biologicamente, è estremamente difficile, ma anche un’impresa emozionante.
Attualmente, ci sono solo pochi piccoli mondi potenzialmente abitabili accessibili alla caratterizzazione atmosferica con Webb, tra cui i pianeti LHS 1140 b e TRAPPIST-1 e.
Sfide tecniche nella rilevazione delle biosignature
Alcuni recenti lavori teorici che esplorano la rilevabilità delle molecole gassose nell’atmosfera del pianeta di dimensioni super-Terra LHS 1140 b evidenziano diverse sfide nella ricerca di biosignature. I risultati indicano che sarebbero necessari circa 10-50 transiti del pianeta attorno alla sua stella ospite, equivalenti a 40-200 ore di tempo di osservazione con Webb, per tentare di rilevare potenziali biosignature come ammoniaca, fosfina, clorometano e ossido di diazoto, nello scenario ottimale di un’atmosfera chiara e senza nuvole.
Orari di osservazione degli esopianeti
Dato che Webb non può osservare il sistema LHS 1140 durante tutto l’anno a causa della posizione del sistema nel cielo, raccogliere 50 osservazioni di transito di LHS 1140 b richiederebbe diversi anni, se non quasi un decennio. La ricerca di biosignature potrebbe richiedere ancora più di 50 osservazioni di transito se l’atmosfera del pianeta è nuvolosa.
Pianeti Hycean: una nuova strada per la ricerca
Una possibile strada nella ricerca di biosignature è lo studio dei pianeti Hycean, una classe teorica di pianeti di dimensioni super-Terra con un’atmosfera relativamente sottile ricca di idrogeno e un grande oceano di acqua liquida. Il pianeta super-Terra K2-18 b è candidato come potenzialmente abitabile Hycean, basato sui dati attuali di Webb e di altri osservatori.
Recentemente, i lavori pubblicati hanno utilizzato NIRSpec e NIRISS per rilevare metano e anidride carbonica nell’atmosfera di K2-18 b, ma non acqua. Ciò significa che l’ipotesi che K2-18 b sia un mondo Hycean con un oceano di acqua liquida rimane basata su modelli teorici, senza ancora evidenze osservative dirette.
Fattori di disturbo nei dati osservativi
Un altro fattore di disturbo che rende difficile lo studio dei piccoli mondi potenzialmente abitabili da parte di Webb è che anche le stelle ospiti possono mostrare segni di vapore acqueo. Questo è stato esplorato in recenti osservazioni di Webb dell’esopianeta roccioso noto come GJ 486 b. Pertanto, abbiamo la sfida aggiuntiva di determinare se il vapore acqueo rilevato da Webb proviene effettivamente dall’atmosfera del pianeta e non dalla sua stella.
Il futuro degli studi sugli esopianeti
La rilevazione di biosignature nelle atmosfere di piccoli pianeti potenzialmente abitabili che transitano attorno a stelle fredde è un’impresa estremamente difficile, richiedendo condizioni ideali (ad esempio, atmosfere senza nuvole) o assumendo ambienti simili a quelli della Terra primordiale (cioè diversi dalla Terra moderna), la rilevazione di segnali significativamente inferiori a 200 parti per milione, una stella ben comportata senza significative quantità di vapore acqueo nelle macchie stellari e una quantità significativa di tempo di osservazione per raggiungere un segnale sufficiente.
È anche importante ricordare che la rilevazione di una singola biosignature non costituisce la scoperta della vita. La scoperta della vita su un esopianeta richiederà probabilmente un ampio insieme di biosignature rilevate in modo inequivocabile, dati provenienti da più missioni e osservatori e sforzi estesi di modellizzazione atmosferica, un processo che probabilmente richiederà anni. (TEMPOITALIA.IT)
