Negli ultimi decenni, gli astronomi hanno scoperto molti pianeti che ritengono di natura "simile alla Terra", nel senso che sembrano essere terrestri (cioè rocciosi) e orbitano attorno alle loro stelle alla giusta distanza per sostenere l'esistenza di acqua liquida sulla loro superficie . Sfortunatamente, recenti ricerche hanno indicato che molti di questi pianeti possono in realtà essere "mondi acquatici", in cui l'acqua costituisce una percentuale significativa della massa del pianeta.
Per la comunità scientifica, questo sembrava indicare che questi mondi non potevano rimanere abitabili per molto tempo poiché non sarebbero stati in grado di sostenere il ciclo di minerali e gas che mantiene il clima stabile sulla Terra. Tuttavia, secondo un nuovo studio condotto da un team di ricercatori dell'Università di Chicago e della Pennsylvania State University, questi "mondi acquatici" potrebbero essere più abitabili di quanto pensiamo.
Il loro studio, intitolato "Abitabilità dei mondi acquatici esopianeti", è recentemente apparso su Il diario astrofisico. Lo studio è stato condotto da Edwin S. Kite, un assistente professore presso il Dipartimento di Scienze geofisiche dell'Università di Chicago; ed Eric B. Ford, professore al Center for Exoplanets and Habitable Worlds della Pennsylvania State Institute, Institute for CyberScience e Pennsylvania State Astrobiology Research Center.
Per il loro studio, Kite e Ford hanno costruito modelli per pianeti rocciosi che avevano molte volte l'acqua della Terra, tenendo conto di come la temperatura e la chimica dell'oceano si sarebbero evolute in un periodo di svariati miliardi. Lo scopo era quello di affrontare alcune ipotesi di vecchia data quando si tratta di abitabilità planetaria. Il più importante di questi è che i pianeti devono avere condizioni simili alla Terra per sostenere la vita per lunghi periodi di tempo.
Ad esempio, il pianeta Terra è stato in grado di mantenere temperature stabili per lunghi periodi di tempo trascinando i gas serra in minerali (portando al raffreddamento globale) e riscaldandosi rilasciando gas serra attraverso i vulcani. Un tale processo non sarebbe possibile sui mondi acquatici, in cui l'intera superficie (e anche una significativa frazione di massa) del pianeta è costituita da acqua.
Su questi mondi, l'acqua impedirebbe l'assorbimento dell'anidride carbonica da parte delle rocce e sopprimerebbe l'attività vulcanica. Per ovviare a questo, Kite e Ford hanno creato una simulazione con migliaia di pianeti generati casualmente e monitorato l'evoluzione dei loro climi nel tempo. Ciò che hanno scoperto è che i mondi acquatici sarebbero ancora in grado di mantenere l'equilibrio della temperatura per miliardi di anni. Come ha spiegato Kite in un recente comunicato stampa di UChicago News:
"Questo respinge davvero l'idea che hai bisogno di un clone della Terra, cioè un pianeta con un po 'di terra e un oceano poco profondo ... La sorpresa è stata che molti di loro rimangono stabili per più di un miliardo di anni, solo per fortuna del sorteggio. La nostra ipotesi migliore è che sia nell'ordine del 10 percento. "
Per questi pianeti, che sono alla giusta distanza dalle loro stelle, le simulazioni hanno indicato che c'era la giusta quantità di carbonio presente. E mentre non avevano abbastanza minerali ed elementi dalla crosta dissolta negli oceani per estrarre il carbonio dall'atmosfera, avevano abbastanza acqua per far circolare il carbonio tra l'atmosfera e l'oceano. Questo processo è stato apparentemente abbastanza per mantenere il clima stabile per diversi miliardi di anni.
"Quanto tempo ha un pianeta dipende sostanzialmente dall'anidride carbonica e da come si è diviso tra oceano, atmosfera e rocce nei suoi primi anni", ha detto Kite. "Sembra che ci sia un modo per mantenere un pianeta abitabile a lungo termine senza il ciclo geochimico che vediamo sulla Terra."
Le simulazioni si basavano su pianeti in orbita attorno a stelle come le nostre - stelle di tipo G (nano giallo) - ma i risultati erano ottimisti anche per le stelle di tipo M (nano rosso). Negli ultimi anni, gli astronomi hanno stabilito che questi sistemi sono promettenti per favorire la vita a causa della loro longevità naturale e di come si illuminano più lentamente nel tempo, il che dà alla vita molto più tempo per emergere.
Mentre le nane rosse sono anche note per essere variabili e instabili rispetto al nostro Sole, causando numerosi bagliori che potrebbero allontanare l'atmosfera di un pianeta, il fatto che un mondo oceanico sarebbe in grado di ciclare abbastanza carbonio per mantenere l'atmosfera a una temperatura costante è incoraggianti. Supponendo che alcuni pianeti in orbita attorno a nani rossi abbiano una magnetosfera protettiva, anche loro potrebbero essere in grado di sostenere condizioni di vita per lunghi periodi.
Negli ultimi anni, l'ondata di scoperte sugli esopianeti ha fatto spostare il focus degli studi sugli esopianeti dal rilevamento alla caratterizzazione. Ciò a sua volta ha indotto gli scienziati a iniziare a speculare sui tipi di condizioni in cui la vita potrebbe emergere e prosperare. Mentre l'approccio del "frutto basso" è ancora il mezzo principale utilizzato dagli scienziati per trovare pianeti potenzialmente abitabili - dove gli scienziati cercano pianeti che hanno condizioni simili alla Terra - è chiaro che esistono altre possibilità.
Nei prossimi anni, con l'impiego di telescopi spaziali come il James Webb Space Telescope (JWST) e telescopi terrestri come il Thirty Meter Telescope, l'Extremely Large Telescope e il Giant Magellan Telescope, gli astronomi saranno in grado di caratterizzare le atmosfere degli esopianeti e determinare se sono davvero mondi acquatici o pianeti con croste continentali (come la Terra ).
Questi stessi telescopi permetteranno anche agli astronomi di cercare la biosignatura in queste atmosfere, il che non solo aiuterà a determinare se sono "potenzialmente abitabili", ma "potenzialmente abitati".
