Negli ultimi anni, il numero di pianeti extra-solari confermati è aumentato esponenzialmente. A partire dalla redazione dell'articolo, sono stati confermati in totale 3.777 pianeti extrasolari in 2.817 sistemi stellari, con ulteriori 2.737 candidati in attesa di conferma. Inoltre, il numero di pianeti terrestri (cioè rocciosi) è aumentato costantemente, aumentando la probabilità che gli astronomi trovino prove della vita oltre il nostro Sistema Solare.
Sfortunatamente, la tecnologia non esiste ancora per esplorare direttamente questi pianeti. Di conseguenza, gli scienziati sono costretti a cercare quelle che sono conosciute come "biosignature", una sostanza chimica o un elemento associato all'esistenza della vita passata o presente. Secondo un nuovo studio condotto da un team internazionale di ricercatori, un modo per cercare queste firme sarebbe quello di esaminare il materiale espulso dalla superficie degli esopianeti durante un evento di impatto.
Lo studio, intitolato "Alla ricerca di biosignature nell'ejecta ad impatto esoplanetario", è stato pubblicato sulla rivista scientifica Astrobiology e recentemente è apparso online. Era guidato da Gianni Cataldi, un ricercatore del Centro di Astrobiologia dell'Università di Stoccolma. A lui si sono uniti scienziati del LESIA-Observatoire de Paris, del Southwest Research Institute (SwRI), del Royal Institute of Technology (KTH) e del Centro spaziale europeo di ricerca e tecnologia (ESA / ESTEC).
Come indicano nel loro studio, la maggior parte degli sforzi per caratterizzare le biosfere esopianeti si sono concentrate sulle atmosfere dei pianeti. Ciò consiste nel cercare prove di gas associati alla vita qui sulla Terra - ad es. anidride carbonica, azoto, ecc. - nonché acqua. Come Cataldi ha detto a Space Magazine via e-mail:
“Sappiamo dalla Terra che la vita può avere un forte impatto sulla composizione dell'atmosfera. Ad esempio, tutto l'ossigeno presente nella nostra atmosfera è di origine biologica. Inoltre, ossigeno e metano sono fortemente fuori equilibrio chimico a causa della presenza della vita. Attualmente, non è ancora possibile studiare la composizione atmosferica di esopianeti simili alla Terra, tuttavia, si prevede che tale misurazione diventerà possibile in un futuro prevedibile. Pertanto, le biosignature atmosferiche sono il modo più promettente per cercare la vita extraterrestre. "
Tuttavia, Cataldi e i suoi colleghi hanno considerato la possibilità di caratterizzare l'abitabilità di un pianeta cercando segni di impatto ed esaminando l'ejecta. Uno dei vantaggi di questo approccio è che ejecta sfugge ai corpi a gravità inferiore, come pianeti rocciosi e lune, con la massima facilità. Anche le atmosfere di questi tipi di corpi sono molto difficili da caratterizzare, quindi questo metodo consentirebbe caratterizzazioni che altrimenti non sarebbero possibili.
E come indicato da Cataldi, sarebbe anche complementare all'approccio atmosferico in diversi modi:
“Innanzitutto, più piccolo è l'esopianeta, più è difficile studiarne l'atmosfera. Al contrario, gli esopianeti più piccoli producono maggiori quantità di ejecta in fuga perché la loro gravità superficiale è inferiore, rendendo più facile da rilevare l'ejecta da un piccolo esopianeta. In secondo luogo, quando pensiamo alle biosignature negli ejecta ad impatto, pensiamo principalmente a determinati minerali. Questo perché la vita può influenzare la mineralogia di un pianeta o indirettamente (ad esempio modificando la composizione dell'atmosfera e permettendo così la formazione di nuovi minerali) o direttamente (producendo minerali, ad esempio scheletri). Impact ejecta ci consentirebbe quindi di studiare un diverso tipo di biosignatura, complementare alle firme atmosferiche. "
Un altro vantaggio di questo metodo è il fatto che sfrutta gli studi esistenti che hanno esaminato gli impatti delle collisioni tra oggetti astronomici. Ad esempio, sono stati condotti numerosi studi che hanno tentato di porre dei limiti all'impatto gigantesco che si ritiene abbia formato il sistema Terra-Luna 4,5 miliardi di anni fa (alias l'ipotesi dell'impatto gigante).
Mentre si ritiene che tali collisioni giganti siano state comuni durante la fase finale della formazione del pianeta terrestre (che dura circa 100 milioni di anni), il team si è concentrato sugli impatti di corpi asteroidi o cometari, che si ritiene si verifichino durante l'intera vita di un esoplanetario sistema. Basandosi su questi studi, Cataldi e i suoi colleghi sono stati in grado di creare modelli per l'esopianeta ejecta.
Come ha spiegato Cataldi, hanno usato i risultati della letteratura sull'impatto ambientale per stimare la quantità di ejecta creata. Per stimare la potenza del segnale dei dischi di polvere circumstellare creati dall'ejecta, hanno usato i risultati della letteratura sul disco di detriti (ovvero analoghi extrasolari della fascia principale di asteroidi del sistema solare). Alla fine, i risultati si sono rivelati piuttosto interessanti:
"Abbiamo scoperto che un impatto di un corpo di 20 km di diametro produce abbastanza polvere per essere rilevabile con i telescopi attuali (per fare un confronto, la dimensione del dispositivo di simulazione che ha ucciso i dinosauri 65 milioni di anni fa dovrebbe essere di circa 10 km). Tuttavia, lo studio della composizione della polvere espulsa (ad es. Ricerca di biosignature) non è alla portata degli attuali telescopi. In altre parole, con gli attuali telescopi, potremmo confermare la presenza di polvere espulsa, ma non studiarne la composizione. "
In breve, lo studio del materiale espulso dagli esopianeti è alla nostra portata e la capacità di studiarne la composizione un giorno consentirà agli astronomi di essere in grado di caratterizzare la geologia di un esopianeta - e quindi porre vincoli più precisi sulla sua potenziale abitabilità. Al momento, gli astronomi sono costretti a formulare ipotesi sulla composizione di un pianeta in base alle sue dimensioni e massa apparenti.
Sfortunatamente, uno studio più dettagliato che potrebbe determinare la presenza di biosignature in ejecta non è attualmente possibile e sarà molto difficile anche per i telescopi di prossima generazione come il James Webb Space Telescope (JWSB) o Darwin. Nel frattempo, lo studio dell'ejecta dagli esopianeti presenta alcune possibilità molto interessanti quando si tratta di studi e caratterizzazione degli esopianeti. Come indicato da Cataldi:
“Studiando l'ejecta da un evento di impatto, potremmo imparare qualcosa sulla geologia e sull'abitabilità dell'esopianeta e potenzialmente rilevare una biosfera. Il metodo è l'unico modo che conosco per accedere al sottosuolo di un esopianeta. In questo senso, l'impatto può essere visto come un esperimento di perforazione fornito dalla natura. Il nostro studio mostra che la polvere prodotta in un evento di impatto è in linea di principio rilevabile e che i futuri telescopi potrebbero essere in grado di limitare la composizione della polvere, e quindi la composizione del pianeta. "
Nei prossimi decenni, gli astronomi studieranno pianeti extra-solari con strumenti di crescente sensibilità e potenza nella speranza di trovare indicazioni sulla vita. Dato il tempo, la ricerca di biosignature nei detriti attorno agli esopianeti creati da impatti di asteroidi potrebbe essere fatta in parallelo con i ricercatori per le biosignature atmosferiche.
Con questi due metodi combinati, gli scienziati saranno in grado di dire con maggiore certezza che i pianeti distanti non solo sono in grado di sostenere la vita, ma lo stanno facendo attivamente!
