L’esopianeta TRAPPIST-1 d simile alla Terra ha un’atmosfera?

L’esopianeta TRAPPIST-1 d incuriosisce gli astronomi alla ricerca di mondi possibilmente abitabili oltre il nostro sistema solare perché è di dimensioni simili alla Terra, roccioso e risiede in un’area intorno alla sua stella dove l’acqua liquida sulla sua superficie è teoricamente possibile. Ma secondo un nuovo studio che utilizza i dati del telescopio spaziale James Webb della NASA/ESA/CSA, non ha un’atmosfera simile alla Terra.

Un’atmosfera protettiva, un sole amico e molta acqua liquida: la Terra è un posto speciale.

Utilizzando le capacità senza precedenti del Webb, gli astronomi sono in missione per determinare quanto sia speciale e raro il nostro pianeta natale.

Questo ambiente temperato può esistere altrove, anche intorno a un diverso tipo di stella? Il sistema TRAPPIST-1 offre un’allettante opportunità per esplorare questa domanda, poiché contiene sette mondi delle dimensioni della Terra in orbita attorno al tipo più comune di stella nella galassia: una nana rossa.

“In definitiva, vogliamo sapere se qualcosa come l’ambiente di cui godiamo sulla Terra può esistere altrove e in quali condizioni. Mentre il telescopio spaziale James Webb ci sta dando la possibilità di esplorare questa domanda in pianeti di dimensioni terrestri per la prima volta, a questo punto possiamo escludere TRAPPIST-1 d da una lista di potenziali gemelli o cugini della Terra”, ha detto Caroline Piaulet-Ghorayeb dell’Università di Chicago e del Trottier Institute for Research on Exoplanets (IREx) dell’Université de Montréal. autore principale dello studio pubblicato su The Astrophysical Journal.

Il sistema TRAPPIST-1 si trova a 40 anni luce di distanza ed è stato rivelato come il detentore del record per la maggior parte dei pianeti rocciosi di dimensioni terrestri attorno a una singola stella nel 2017, grazie ai dati del telescopio spaziale Spitzer della NASA e di altri osservatori.

A causa del fatto che quella stella è una nana rossa fioca e relativamente fredda, la “zona abitabile” – dove la temperatura del pianeta può essere giusta, in modo tale che sia possibile l’acqua superficiale liquida – si trova molto più vicino alla stella che nel nostro sistema solare.

TRAPPIST-1 d, il terzo pianeta della nana rossa, si trova sulla cuspide di quella zona temperata, ma la sua distanza dalla sua stella è solo il 2% della distanza della Terra dal Sole.

TRAPPIST-1 d completa un’intera orbita attorno alla sua stella, il suo anno, in soli quattro giorni terrestri.

Lo strumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) di Webb non ha rilevato molecole di TRAPPIST-1 d che sono comuni nell’atmosfera terrestre, come l’acqua, il metano o l’anidride carbonica. Tuttavia, Piaulet-Ghorayeb ha delineato diverse possibilità per l’esopianeta che rimangono aperte per studi di follow-up.

“Ci sono alcune potenziali ragioni per cui non rileviamo un’atmosfera intorno a TRAPPIST-1 d. Potrebbe avere un’atmosfera estremamente sottile che è difficile da rilevare, un po’ come Marte. In alternativa, potrebbe avere nuvole molto spesse e ad alta quota che stanno bloccando il rilevamento di specifiche firme atmosferiche, qualcosa di più simile a Venere. Oppure, potrebbe essere una roccia arida, senza alcuna atmosfera”, ha detto Piaulet-Ghorayeb.

Non importa quale sia il caso di TRAPPIST-1 d, è difficile essere un pianeta in orbita attorno a una stella nana rossa. TRAPPIST-1, la stella ospite del sistema, è nota per essere volatile, spesso rilasciando brillamenti di radiazioni ad alta energia con il potenziale di strappare via le atmosfere dei suoi piccoli pianeti, in particolare quelli che orbitano più vicino.

Tuttavia, gli scienziati sono motivati a cercare segni di atmosfere sui pianeti di TRAPPIST-1 perché le stelle nane rosse sono le stelle più comuni nella nostra galassia.

Se i pianeti riescono a mantenere un’atmosfera qui, sotto le onde di una forte radiazione stellare, potrebbero, come si suol dire, farcela ovunque.

“Gli strumenti a infrarossi sensibili di Webb ci stanno permettendo di approfondire per la prima volta le atmosfere di questi pianeti più piccoli e più freddi”, ha detto Björn Benneke di IREx presso l’Université de Montréal, coautore dello studio. “Abbiamo appena iniziato a usare Webb per cercare atmosfere su pianeti di dimensioni terrestri e per definire la linea di demarcazione tra i pianeti che possono trattenere un’atmosfera e quelli che non possono farlo”.

Sono in corso osservazioni di Webb dei pianeti esterni di TRAPPIST-1, che contengono sia potenziale che pericolo.

Da un lato, ha detto Benneke, i pianeti e, f, g e h possono avere maggiori possibilità di avere atmosfere perché sono più lontani dalle eruzioni energetiche della loro stella ospite.

Tuttavia, la loro distanza e l’ambiente più freddo renderanno le firme atmosferiche più difficili da rilevare, anche con gli strumenti a infrarossi di Webb.

“Non tutte le speranze sono perse per le atmosfere intorno ai pianeti di TRAPPIST-1”, Ha detto Piaulet-Ghorayeb. “Anche se non abbiamo trovato una grande e audace firma atmosferica sul pianeta d, c’è ancora la possibilità che i pianeti esterni trattengano molta acqua e altri componenti atmosferici”.

“Il nostro lavoro investigativo è solo all’inizio. Mentre TRAPPIST-1 d potrebbe rivelarsi una roccia sterile illuminata da una crudele stella rossa, i pianeti esterni TRAPPIST-1e, f, g e h, potrebbero ancora possedere atmosfere spesse”, ha aggiunto Ryan MacDonald, co-autore dell’articolo, ora all’Università di St Andrews nel Regno Unito, e precedentemente all’Università del Michigan.

 “Grazie a Webb ora sappiamo che TRAPPIST-1 d è ben lontano da un mondo ospitale. Stiamo imparando che la Terra è ancora più speciale nel cosmo”.

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