Nel febbraio del 2017, il mondo è rimasto sbalordito nell'apprendere che gli astronomi - utilizzando i dati del telescopio TRAPPIST in Cile e dello Spitzer Space Telescope - avevano identificato un sistema di sette esopianeti rocciosi nel sistema TRAPPIST-1. Come se ciò non fosse abbastanza incoraggiante per gli appassionati di esopianeti, è stato anche indicato che tre dei sette pianeti orbitavano all'interno della zona abitabile circumstellare delle stelle (alias "Goldilocks Zone").
Da quel momento, questo sistema è stato al centro di considerevoli ricerche e indagini di follow-up per determinare se uno qualsiasi dei suoi pianeti potesse essere abitabile o meno. Intrinseca a questi studi è stata la domanda se i pianeti hanno o meno acqua liquida sulla loro superficie. Ma secondo un nuovo studio condotto da un team di astronomi americani, i pianeti di TRAPPIST potrebbero effettivamente avere troppa acqua per sostenere la vita.
Lo studio, intitolato "Inward Migration of the TRAPPIST-1 Planets as Inferred From Their Water-Rich Compositions", è recentemente apparso sulla rivista Astronomia della natura. Lo studio è stato condotto da Cayman T. Unterborn, un geologo della School of Earth and Space Exploration (SESE), e comprendeva Steven J. Desch, Alejandro Lorenzo (anche lui del SESE) e Natalie R. Hinkel - astrofisica dell'Università di Vanderbilt , Nashville.
Come notato, sono stati condotti più studi che hanno cercato di determinare se uno qualsiasi dei pianeti di TRAPPIST-1 potesse essere abitabile. E mentre alcuni hanno sottolineato che non sarebbero in grado di trattenere a lungo le loro atmosfere a causa del fatto che orbitano attorno a una stella che è variabile e incline a divampare (come tutti i nani rossi), altri studi hanno trovato prove che il sistema potrebbe essere ricco di acqua e ideale per lo scambio di vita.
Per motivi di studio, il team ha utilizzato i dati di precedenti sondaggi che hanno tentato di porre vincoli sulla massa e sul diametro dei pianeti TRAPPIST-1 al fine di calcolarne la densità. Gran parte di questo proveniva da un set di dati chiamato Hypatia Catalog (sviluppato dall'autore contribuente Hinkel), che unisce i dati provenienti da oltre 150 fonti letterarie per determinare l'abbondanza stellare di stelle vicino al nostro Sole.
Utilizzando questi dati, il team ha costruito modelli di composizione del raggio di massa per determinare il contenuto volatile di ciascuno dei pianeti TRAPPIST-1. Ciò che hanno notato è che i pianeti TRAPPIST sono tradizionalmente leggeri per i corpi rocciosi, indicando un alto contenuto di elementi volatili (come l'acqua). Su mondi similmente a bassa densità, si pensa che la componente volatile prenda la forma di gas atmosferici.
Ma come ha spiegato Unterborn in un recente articolo SESE, i pianeti TRAPPIST-1 sono una questione diversa:
“[T] i pianeti TRAPPIST-1 sono troppo piccoli in massa per trattenere abbastanza gas per compensare il deficit di densità. Anche se fossero in grado di trattenere il gas, la quantità necessaria per compensare il deficit di densità renderebbe il pianeta molto più gonfio di quello che vediamo. "
Per questo motivo, Unterborn e i suoi colleghi hanno stabilito che la componente a bassa densità in questo sistema planetario doveva essere l'acqua. Per determinare quanta acqua c'era, il team ha utilizzato un pacchetto software unico sviluppato come ExoPlex. Questo software utilizza calcolatori di fisica minerale all'avanguardia che hanno permesso al team di combinare tutte le informazioni disponibili sul sistema TRAPPIST-1, non solo la massa e il raggio dei singoli pianeti.
Ciò che hanno scoperto è che i pianeti interni (B e c) erano "più asciutti" - con meno del 15% di acqua in massa - mentre i pianeti esterni (f e g) aveva oltre il 50% di acqua in massa. In confronto, la Terra ha solo lo 0,02% di acqua in massa, il che significa che questi mondi hanno l'equivalente di centinaia di oceani di dimensioni terrestri nel loro volume. Fondamentalmente, questo significa che i pianeti TRAPPIST-1 potrebbero avere troppa acqua per sostenere la vita. Come ha spiegato Hinkel:
“Pensiamo in genere di avere acqua liquida su un pianeta come un modo per iniziare la vita, poiché la vita, come la conosciamo sulla Terra, è composta principalmente da acqua e richiede che viva. Tuttavia, un pianeta che è un mondo acquatico, o che non ha alcuna superficie sopra l'acqua, non ha importanti cicli geochimici o elementali che sono assolutamente necessari per la vita. "
Questi risultati non promettono nulla di buono per coloro che credono che le stelle di tipo M siano il luogo più probabile per avere pianeti abitabili nella nostra galassia. Non solo i nani rossi sono il tipo più comune di stella nell'Universo, che rappresentano il 75% delle stelle nella sola Galassia della Via Lattea, ma è stato scoperto che molti relativamente vicini al nostro Sistema Solare hanno uno o più pianeti rocciosi in orbita attorno a loro.
Oltre a TRAPPIST-1, questi includono le super-terre scoperte intorno a LHS 1140 e GJ 625, i tre pianeti rocciosi scoperti intorno a Gliese 667 e Proxima b - l'esopianeta più vicino al nostro sistema solare. Inoltre, un sondaggio condotto utilizzando lo spettrografo HARPS all'Osservatorio La Silla dell'ESO nel 2012 ha indicato che potrebbero esserci miliardi di pianeti rocciosi in orbita all'interno delle zone abitabili delle stelle nane rosse nella Via Lattea.
Sfortunatamente, questi ultimi risultati indicano che i pianeti del sistema TRAPPIST-1 non sono favorevoli alla vita. Inoltre, probabilmente non ci sarebbe abbastanza vita per produrre biosignature che sarebbero osservabili nelle loro atmosfere. Inoltre, il team ha anche concluso che i pianeti TRAPPIST-1 devono aver formato il padre lontano dalla loro stella e migrato verso l'interno nel tempo.
Ciò si basava sul fatto che i pianeti TRAPPIST-1 ricchi di ghiaccio erano molto più vicini alla rispettiva "linea di ghiaccio" della loro stella rispetto a quelli più asciutti. In qualsiasi sistema solare, i pianeti che si trovano all'interno di questa linea saranno più rocciosi poiché la loro acqua vaporizzerà o si condenserà per formare oceani sulla loro superficie (se è presente un'atmosfera sufficiente). Al di là di questa linea, l'acqua assumerà la forma di ghiaccio e potrà essere accumulata per formare pianeti.
Dalle loro analisi, il team ha stabilito che i pianeti TRAPPIST-1 devono essersi formati oltre la linea di ghiaccio e migrati verso la loro stella ospite per assumere le loro orbite attuali. Tuttavia, poiché le stelle di tipo M (nana rossa) sono più luminose dopo la prima forma e si attenuano nel tempo, anche la linea del ghiaccio si sarebbe spostata verso l'interno. Come ha spiegato il co-autore Steven Desch, da quale distanza migrassero i pianeti dipenderà quindi da quando si sono formati.
"Prima si sono formati i pianeti, più lontano dalla stella dovevano essersi formati per avere così tanto ghiaccio", ha detto. Sulla base di quanto tempo impiega la formazione dei pianeti rocciosi, il team ha stimato che i pianeti dovevano essere originariamente due volte più lontani dalla loro stella come lo sono ora. Mentre ci sono altre indicazioni che i pianeti di questo sistema sono migrati nel tempo, questo studio è il primo a quantificare la migrazione e usare i dati di composizione per mostrarlo.
Questo studio non è il primo a indicare che i pianeti in orbita attorno alle stelle nane rosse potrebbero in effetti essere "mondi acquatici", il che significherebbe che i pianeti rocciosi con continenti sulla loro superficie sono una cosa relativamente rara. Allo stesso tempo, sono stati condotti altri studi che indicano che è probabile che tali pianeti abbiano difficoltà a trattenere le loro atmosfere, indicando che non rimarrebbero mondi d'acqua per molto tempo.
Tuttavia, fino a quando non potremo dare un'occhiata migliore a questi pianeti, il che sarà possibile con l'impiego di strumenti di prossima generazione (come il James Webb Space Telescope) - saremo costretti a teorizzare su ciò che non sappiamo in base a ciò che facciamo. Imparando lentamente di più su questi e altri pianeti extrasolari, la nostra capacità di determinare dove dovremmo cercare la vita oltre il nostro Sistema Solare sarà affinata.
