Utilizzando i dati raccolti dal telescopio spaziale James Webb sulla radiazione termica emessa nell’infrarosso dall’esopianeta TRAPPIST-1 b, un team di ricerca condotto da Elsa Ducrot del Commissariat aux Énergies Atomiques (CEA) di Parigi ha messo nuovamente in dubbio che il pianeta roccioso abbia oppure no un’atmosfera.
TRAPPIST-1 b è uno dei sette pianeti rocciosi in orbita attorno alla stella TRAPPIST-1, a 40 anni luce da qui. Questo sistema è unico perché consente agli astronomi di studiare sette pianeti simili alla Terra da una distanza relativamente ravvicinata, tre dei quali nella “zona abitabile”.
Nel corso del tempo sono state effettuate diverse osservazioni di TRAPPIST-1 b, compresa una stima della sua temperatura. I risultati avevano portato a concludere che si tratta di un pianeta roccioso scuro e privo di atmosfera, modellato da un impatto cosmico di radiazioni e meteoriti durato miliardi di anni.
Tuttavia, misurazioni più recenti mettono in dubbio l’attuale comprensione della natura di questo mondo. La superficie infatti non mostra segni di erosione, il che potrebbe indicare attività geologica come vulcanismo e tettonica a placche. In alternativa, è anche possibile un pianeta con un’atmosfera nebbiosa composta da anidride carbonica.
TRAPPIST-1 b potrebbe essere geologicamente attivo
Di solito, la superficie di un pianeta roccioso si mostra erosa dalle radiazioni della stella centrale e dagli impatti dei meteoriti. Tuttavia, i risultati ottenuti dal James Webb su TRAPPIST-1 b suggeriscono che la roccia sulla superficie abbia al massimo circa 1000 anni, significativamente meno del pianeta stesso, che si stima risalga a diversi miliardi di anni fa.
Ciò potrebbe indicare che la crosta del pianeta è soggetta a cambiamenti drammatici, che potrebbero essere spiegati da un vulcanismo estremo o dalla tettonica a placche. Uno scenario che, anche se attualmente ancora ipotetico, è comunque plausibile.
Il pianeta è infatti abbastanza grande che il suo interno potrebbe aver trattenuto calore residuo dalla sua formazione, come nel caso della Terra. L’effetto mareale della stella centrale e degli altri pianeti potrebbe anche deformare TRAPPIST-1 b in modo che l’attrito interno risultante generi calore, simile a ciò che vediamo nella luna gioviana Io.
È possibile che abbia un’atmosfera?
L’anno scorso con lo strumento MIRI è stato possibile misurare la temperatura di TRAPPIST-1 b, a partire dall’emissione termica del pianeta sottoforma di luce infrarossa. I risultati indicavano che il lato diurno del pianeta ha una temperatura di circa 230°C, e i ricercatori avevano concluso che TRAPPIST-1 b potrebbe essere privo di atmosfera.
“I dati consentono anche una soluzione completamente diversa” ha spiegato Thomas Henning, direttore del Max Planck Institute for Astronomy, uno dei progettisti dello strumento MIRI di Webb. Contrariamente alle idee precedenti, spiega Henning, ci sono condizioni in cui il pianeta potrebbe avere un’atmosfera densa ricca di anidride carbonica.
In genere infatti gli strati inferiori dell’atmosfera, a livello del suolo, sono più caldi di quelli superiori a causa della pressione più elevata. Tuttavia, il team di ricerca ha eseguito alcuni calcoli che dimostrano che poiché la foschia dei composti di idrocarburi assorbe la luce delle stelle e si riscalda, riscalderebbe gli strati atmosferici superiori, sostenuti da un effetto serra. Di conseguenza, l’anidride carbonica lì emette essa stessa radiazioni infrarosse.
Vediamo qualcosa di simile accadere su Titano, luna di Saturno: il suo strato di foschia si forma molto probabilmente lì sotto l’influenza della radiazione ultravioletta (UV) del sole proveniente dai gas ricchi di carbonio nell’atmosfera. Un processo simile potrebbe verificarsi su TRAPPIST-1 b, a causa della sua stella che emette una notevole radiazione UV.
Dubbi e certezze
Anche se i dati si adattano a questo scenario, gli astronomi lo considerano comunque meno probabile. Da un lato, è più difficile, anche se non impossibile, produrre composti di idrocarburi che formino una foschia da un’atmosfera ricca di anidride carbonica. D’altro canto, rimane il problema che le stelle nane rosse attive, tra cui TRAPPIST-1, producono radiazioni e venti che possono facilmente erodere le atmosfere dei pianeti vicini nel corso di miliardi di anni.
TRAPPIST-1 b è un buon esempio di quanto sia difficile, al momento, rilevare e determinare le atmosfere dei pianeti rocciosi, persino per il James Webb. Sono sottili rispetto ai pianeti gassosi e producono solo deboli firme misurabili. Le due osservazioni per studiare TRAPPIST-1 b, che hanno fornito valori di luminosità a due lunghezze d’onda, sono durate quasi 48 ore, il che non è stato sufficiente per determinare senza ombra di dubbio se il pianeta abbia un’atmosfera.
Il team di ricerca si aspetta di poter ottenere una conferma definitiva utilizzando una variante alla tenica osservativa sfruttata per raccogliere questi dati (la spettroscopia di transito). Intendono analizzare come il calore è distribuito sul pianeta, così da dedurre (o no) la presenza di un’atmosfera, che aiuta a trasportare il calore dal lato diurno a quello notturno. Se la temperatura cambia bruscamente nella transizione tra i due lati, ciò indicherà l’assenza di un’atmosfera.
Lo studio, pubblicato su Nature Astronomy, è reperibile qui.
