Novembre 30, 2021

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La Terra è strana? Gli esopianeti sembrano a prima vista la Terra

Ma non “gemello della Terra”? Le osservazioni astronomiche indicano che molti esopianeti non assomigliano al nostro quanto si presume. Di conseguenza, gli esopianeti rocciosi hanno una geologia e una composizione molto più insolite e diverse del previsto.

Quindi le condizioni e i cicli chimici nei presunti “gemelli della Terra” potrebbero essere molto diversi da quelli sulla Terra o sui nostri pianeti vicini, riportano gli astronomi sulla rivista Nature Communications.

Hanno all’incirca le dimensioni della Terra, hanno una superficie rocciosa e orbitano nella zona abitabile della loro stella: questi corpi celesti sono generalmente considerati pianeti simili alla Terra, forse anche amici della vita. Alcuni di questi “gemelli della Terra” orbitano vicino a stelle vicine come Proxima Centaurinana rossa L 98-59 o TRAPPISTA-1. Come si è formato, di cosa è fatta la sua superficie e quali rocce la sua geologia sono state finora al di là delle nostre possibilità di osservazione.

Finora, i ricercatori planetari hanno ipotizzato che gli esopianeti rocciosi siano costituiti anche da un nucleo metallico, una crosta di silicati e una crosta di granito o basaltica, simile alla Terra e ai suoi vicini nel Sistema Solare. Dopotutto, questi strani corpi celesti un tempo si erano formati accumulando materiale dalla nube primordiale della loro stella e potrebbero essere stati soggetti a condizioni fisiche simili, quindi l’ipotesi precedente.

Pianeti intorno a nane bianche

Ma ora nuove osservazioni astronomiche sollevano dubbi. Per il loro studio, Keith Buterka della California State University di Fresno e Sei Xu del Gemini Observatory presso NOIRLab alle Hawaii hanno scelto quello che a prima vista sembrava un metodo insolito: per tracciare la composizione degli esopianeti rocciosi, hanno esaminato la luce di 23 nane bianche entro 4.000 un anno luce dal sole.

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In evidenza: queste nane bianche sono “sporche” – il loro involucro di gas contiene resti di pianeti e gli asteroidi che un tempo orbitavano attorno a queste stelle. Quando queste stelle si sono espanse in giganti rosse, hanno divorato i loro satelliti prima di espellere parte del loro involucro e far collassare il loro nucleo per formare una nana bianca. Anche la Terra verrà da un lontano futuro il sole sta morendo essere divorato in questo modo.

spettrometro di massa cosmica

I resti di materiale attorno a queste nane bianche offrono agli astronomi un’opportunità unica di ottenere informazioni sulla formazione di esopianeti distruttivi. Elementi tipici della crosta e del mantello dei pianeti possono essere rilevati utilizzando la spettroscopia della luce di queste nane bianche.

“Le cosiddette nane bianche inquinate agiscono come spettrometri di massa cosmica e forniscono un’analisi quasi diretta della composizione degli esopianeti”, spiegano Butyrka e Shaw. I ricercatori hanno confrontato questi dati spettroscopici con ciò che i pianeti interni del sistema solare avrebbero lasciato nella stella se fosse decaduta.

Improvvisamente diverso

Il risultato sorprendente: la distribuzione elementare di silicio, calcio, magnesio e ferro somigliava a quanto ci si aspetterebbe dai resti di un pianeta simile alla Terra in pochissimi casi. C’era poco in comune tra i dati e la composizione nota della Terra e dei suoi pianeti vicini. “Non hanno analoghi nel nostro sistema solare”, dice Shaw.

In molti casi, il contenuto relativamente elevato di ossido di magnesio e relativamente poco di silicato e ossido di calcio è stato sorprendente, riportano Buterka e Shaw. Ciò indica che questo materiale proviene principalmente dal mantello degli esopianeti. Al contrario, non sono state trovate tracce spettrali per le croste granitiche, che in precedenza erano considerate tipiche dei pianeti rocciosi.

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Tipi di rocce completamente nuovi

Anche la diversità è sorprendente: secondo i dati, la gamma di specifiche formazioni planetarie di nane bianche supera solo quella che si trova nel Sistema Solare. La geologia si discosta anche in modo significativo da ciò che i ricercatori planetari hanno ipotizzato per gli esopianeti rocciosi di circa 4.000 altre stelle ancora in mezzo a loro.

“La maggior parte di questi esopianeti ha tipi di roccia che non esistono nemmeno nel sistema solare”, afferma Shaw. “Alcune di queste rocce esotiche mancano di olivina, ma sono sature di quarzo. Altre mancano di ortopirossi e sono ricche di periclasio”. Per poter descrivere queste composizioni minerali assolutamente insolite, i ricercatori hanno talvolta dovuto creare nuovi nomi, tra cui quarzo-pirossenite, periclasi-donite o periclasi-werlite.

Geologia e caratteristiche diverse

Tuttavia, ciò significa che gli esopianeti che si presume siano simili alla Terra potrebbero anche essere più esotici in termini di geologia e condizioni ambientali di quanto precedentemente ipotizzato: “Alcune di queste rocce esotiche potrebbero produrre una crosta più spessa o una crosta inferiore. Temperature fusione. Altri possono essere meno stabili e quindi facilitare il movimento delle placche tettoniche”, afferma Buterka.

L’interazione con l’acqua può anche differire in modo significativo da quella delle rocce terrestri, hanno spiegato i ricercatori. Tra le altre cose, ciò influenzerà se e quando un oceano può formarsi su un tale pianeta. La geologia di questi esopianeti avrà un’influenza decisiva sull’idoneità alla vita di questi mondi extrasolari e su come potrebbe apparire la vita extraterrestre su di essi.

Chi è il vero sconosciuto?

Tuttavia, i risultati sollevano anche la questione di chi siano le vere specie aliene nel nostro vicinato cosmico: la Terra è un’eccezione nel gruppo dei pianeti rocciosi o è solo uno dei tanti possibili tipi di formazione di pianeti nello spazio? “Questi studi sugli esopianeti ci mettono anche di fronte ad alcune domande ancora esistenti sulla Terra”, hanno scritto Butyrka e Shaw.

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In effetti, anche all’interno del nostro sistema solare, non è stato chiarito perché i nostri pianeti vicini, nonostante le loro numerose somiglianze, mostrino alcune sottili ma cruciali differenze nella loro composizione. Pensare fuori dagli schemi del nostro sistema planetario può aiutare a trovare alcune di queste risposte. (Nature Communications, 2021; doi: 10.1038/s41467-021-26403-8)

Quelle: NOIRLab, Osservatorio WM Keck

Questo articolo è stato scritto da Nadja Podbregar