Scoperta correlazione tra stati climatici e abitabilità di esopianeti teorici

Inattesa correlazione tra abitabilità e stati climatici: gli esopianeti con maggiore abitabilità sono anche quelli che ammettono due stati climatici, di cui uno congelato o “snowball”, una fase attraversata in passato anche dal nostro pianeta. Questo è uno dei risultati di uno studio del gruppo di astrobiologia del nostro Osservatorio, in collaborazione con ricercatori del CNR, che ha studiato la temperatura in superficie di esopianeti rocciosi in funzione di svariati parametri astrofisici, planetologici e atmosferici. Lo studio offre anche una chiave per selezionare un ristretto gruppo di esopianeti osservati per sottoporli a ulteriori osservazioni in cerca di segni chimici della presenza di vita nelle loro atmosfere.

Negli ultimi decenni, la scoperta di svariate migliaia di stelle attorno alle quali sono stati osservati uno o più pianeti, o meglio “esopianeti”, ha portato gli astrofisici a porsi la domanda se tali esopianeti siano adatti a ospitare la vita e, soprattutto, se lo facciano.

In futuro, grazie a nuovi potenti telescopi a terra e nello spazio, saremo in grado di determinare la composizione chimica delle atmosfere degli esopianeti più simili al nostro e quindi cercarvi la "firma" ("biosignature") chimica dell'esistenza di una biosfera sviluppata, come la nostra. Tuttavia, queste misure saranno delicate e richiederanno molto tempo di osservazione: non sarà quindi possibile farle per tutti gli esopianeti promettenti. Bisogna poter valutare in anticipo quali esopianeti abbiano maggiore probabilità di essere abitabili, e dunque siano più interessanti da osservare.

È proprio per questo scopo che il gruppo di astrobiologia dell'Osservatorio astronomico di Trieste, (Giovanni Vladilo, Giuseppe Murante, Laura Silva, Michele Maris, Giuliano Taffoni, Stavro Ivanowski) in collaborazione con climatologi del CNR di Torino e di Pisa, ha sviluppato un semplice modello climatologico teorico in grado di predire la temperatura superficiale di esopianeti rocciosi in funzione dei loro vari parametri astrofisici, planetologici ed atmosferici. La temperatura superficiale è strettamente legata alla presenza di un’atmosfera e del clima: basti pensare che, senza atmosfera e clima, la temperatura media della Terra sarebbe circa di -18 gradi Celsius, mentre grazie alla loro esistenza è di circa 14,5 gradi Celsius. Una differenza cruciale, dato che l’acqua allo stato liquido è di fondamentale importanza per la vita come la conosciamo.

Il gruppo di astrobiologia è partito dal modello sviluppato per studiare l'abitabilità e il clima di teorici pianeti molto simili alla Terra, tranne che per alcuni parametri orbitali (eccentricità dell'orbita, suo semiasse maggiore) e planetologici (pressione atmosferica superficiale, inclinazione dell'asse di rotazione). In pratica il gruppo si è chiesto: cosa succederebbe al clima della Terra se essa fosse più vicina o lontana dal Sole? E se la sua orbita fosse molto più eccentrica, o se la pressione dell'atmosfera fosse molto più alta, o molto più bassa?

Quasi 100,000 simulazioni numeriche con varie combinazioni di questi parametri hanno permesso di indagare se il clima ammette un solo "stato" o ne ammette diversi a seconda della temperatura superficiale di partenza, il che equivale a chiedersi: se per qualche motivo la temperatura del mondo salisse o si abbassasse sensibilmente di decine di gradi, il clima sarebbe in grado di auto-stabilizzarsi oppure si svilupperebbe una condizione del tutto diversa?

In effetti sappiamo che sul nostro pianeta, in passato, si sono verificate fasi climatiche chiamate "snowball" (palla di neve) durante le quali la Terra è stata ricoperta dal ghiaccio. Durante le fasi snowball la biosfera è sopravvissuta sotto una spessa coltre di ghiaccio grazie a organismi unicellulari, senza lasciare "tracce" rilevabili di sé nell'atmosfera.

Il risultato di questa indagine, pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, è stata la percentuale di casi in cui il clima ammette un solo stato (solo temperato, o solo congelato) o entrambi. Un aspetto interessante e inaspettato di questo risultato è che gli esopianeti teorici con maggiore abitabilità sono anche quelli che ammettono due stati climatici, cioè anche quello congelato. Questa correlazione è nuova e le sue implicazioni sono ancora tutte da approfondire.

 “Grazie a questo lavoro siamo già in grado di individuare, tra gli esopianeti osservati, quelli più indicati per una ricerca delle “firme della vita” nella loro atmosfera” sottolinea con soddisfazione Giuseppe Murante “sapendo però che, anche se non si trovassero, non vorrebbe dire necessariamente che la vita non c'è: potrebbe essere ibernata sotto una spessa crosta di ghiaccio in una fase snowball.”

 

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Le news INAF: https://www.media.inaf.it/2019/12/13/snowball-life/