Una classe di esopianeti molto comune nella nostra Galassia, ma di cui si sa davvero poco, è quella dei “mini-Nettuno”. Fa parte di questa classe il pianeta GJ 1214 b, a 40 anni luce dalla Terra, un mondo altamente riflettente e con un’atmosfera piena di vapore.

Di recente il telescopio spaziale James Webb ha osservato GJ 1214 b da vicino, così tanto da superare i risultati di tutte le osservazioni precedenti. Poiché il pianeta è totalmente ricoperto da una sorta di foschia, o da uno strato di nuvole, finora era stato impossibile penetrare una barriera così spessa.

Con la strumentazione di Webb invece, che guarda nell’infrarosso, l’impresa è stata compiuta. E oltre a osservazioni standard, che prevedono di catturare la luce della stella ospite filtrata attraverso l’atmosfera del pianeta, il Webb ha seguito GJ 1214 b lungo quasi tutta la sua orbita attorno alla stella.

Secondo i nuovi dati, il pianeta sarebbe troppo caldo per ospitare oceani di acqua liquida, e quindi per essere un vero e proprio “mondo acquatico”. Tuttavia, l’acqua in forma di vapore potrebbe essere una parte importante della sua atmosfera.

Un’atmosfera non dominata dall’idrogeno

Usando il Mid-InfraRed Instrument (MIRI) di Webb, il team che si è occupato di questo mini-Nettuno è stato in grado di creare una sorta di mappa del calore del pianeta. MIRI ha osservato per circa 40 ore GJ 1214 b, nel corso della sua orbita attorno alla stella ospite. Eliza Kempton, ricercatrice dell’Università del Maryland e autrice principale dello studio, ha spiegato:

La capacità di ottenere un’orbita completa è stata davvero fondamentale per capire come il pianeta distribuisce il calore dal lato diurno al lato notturno. C’è molto contrasto tra il giorno e la notte. Il lato notturno è più freddo di quello diurno. In effetti, le temperature sono passate da 279 a 165 gradi Celsius.

Una differenza di temperatura così grande è possibile solo in un’atmosfera composta soprattutto da molecole pesanti, come l’acqua o il metano. Ciò significa che l’atmosfera di GJ 1214 b non sarebbe composta principalmente da molecole di idrogeno, più leggere.

Questo è un indizio potenzialmente importante per la storia della formazione ed evoluzione del pianeta. La tua atmosfera non è primordiale, perché non riflette la composizione della stella ospite attorno a cui si è formato. O ha perso molto idrogeno nel corso del tempo, se inizialmente era ricca di idrogeno, oppure è stata formata in partenza da elementi pesanti, come materiale ghiacciato e ricco di acqua.

Un’atmosfera altamente riflettente

E le sorprese non sono finite qui, perché GJ 1214 b è molto caldo per gli standard umani, ma anche troppo freddo rispetto alle previsioni dei ricercatori. La sua atmosfera, infatti, è insolitamente luminosa: riflette una grande frazione della luce proveniente dalla stella ospite, invece di assorbirla e di permettere al pianeta di scaldarsi.

Lo studio suggerisce che GJ 1214 b potrebbe essersi formato più lontano dalla sua stella, che è una nana rossa fredda e molto attiva. Si sarebbe poi spostato, nel corso della sua evoluzione, fino a raggiungere la sua attuale orbita, molto vicina alla stella, che compie in soli 1,6 giorni terrestri. Questa ipotesi sulla sua formazione spiegherebbe perché l’esopianeta è così ricco di acqua.

Le osservazioni di Webb, così come le implicazioni di queste ipotesi, potrebbero permettere agli scienziati di approfondire una tipologia di pianeta ancora avvolta nell’incertezza. I mini-Nettuno non si trovano nel nostro Sistema Solare, anche se sono sostanzialmente simili a una versione ridotta del nostro Nettuno. Perciò studiarli là fuori, come si sta facendo per GJ 1214 b, ci consente di approfondire le loro caratteristiche, per conoscerne la storia.

L’abstract dello studio, pubblicato su Nature, è reperibile qui.