TRAPPIST-1 e è uno dei sette pianeti rocciosi del sistema TRAPPIST-1, una stella nana rossa situata a circa 40 anni luce dalla Terra. Tra questi, il pianeta e si distingue per trovarsi nella zona abitabile del sistema, dove, in linea teorica, la temperatura potrebbe permettere la presenza di acqua liquida sulla superficie. Tuttavia, questa condizione dipende strettamente dall’esistenza di un’atmosfera, capace di trattenere il calore e stabilizzare il clima planetario.
Per indagare la presenza e la composizione dell’atmosfera di TRAPPIST-1 e, un team internazionale di astronomi ha utilizzato il James Webb Space Telescope (JWST), puntando lo strumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) verso il sistema durante quattro transiti del pianeta. Durante questi transiti, parte della luce della stella attraversa l’eventuale atmosfera del pianeta, e il suo spettro può rivelare la presenza di specifici composti chimici.
I primi risultati, pubblicati su The Astrophysical Journal Letters, indicano che il pianeta non possiede più un’atmosfera primaria, formata da idrogeno ed elio. Questo era atteso, data l’attività della stella madre, soggetta a frequenti brillamenti in grado di spazzare via le atmosfere leggere.
Rimane incerta la presenza di un’atmosfera secondaria più densa, come quella della Terra o di Venere. Le ipotesi spaziano da un mondo completamente privo di atmosfera, a scenari in cui è presente una quantità moderata di anidride carbonica, sufficiente a sostenere acqua liquida in forma limitata. In uno dei casi ipotizzati, il pianeta potrebbe avere una superficie parzialmente coperta da ghiaccio, con un’area centrale riscaldata costantemente dalla stella grazie alla rotazione sincrona del pianeta.
Osservare l’atmosfera con i transiti
Il metodo utilizzato per studiare TRAPPIST-1 e si basa sulla spettroscopia di transito, una delle tecniche principali per analizzare l’atmosfera degli esopianeti. Quando un pianeta transita davanti alla sua stella, una piccola frazione della luce stellare filtra attraverso i suoi strati atmosferici, se presenti. Questa luce, analizzata da strumenti come NIRSpec, può mostrare “impronte digitali” di molecole presenti nell’atmosfera.
Nel caso di TRAPPIST-1 e, gli scienziati hanno finora osservato quattro transiti. Per aumentare la precisione e ridurre l’effetto delle variazioni intrinseche della stella, i ricercatori stanno conducendo 15 nuove osservazioni. L’elemento innovativo di questa seconda campagna è il confronto diretto tra i transiti del pianeta e e quelli del pianeta b, il più vicino alla stella. Poiché si ritiene che TRAPPIST-1 b sia privo di atmosfera, i segnali spettroscopici raccolti durante il suo transito possono essere attribuiti esclusivamente alla stella. Questo confronto consente di isolare meglio i segnali che potrebbero provenire da un’atmosfera su TRAPPIST-1 e.
La complessità dell’analisi è dovuta anche alla natura della stella madre. TRAPPIST-1 è una nana rossa molto attiva, soggetta a variazioni luminose e brillamenti frequenti. Queste caratteristiche rendono difficile distinguere le firme chimiche deboli da eventuali variazioni del segnale stellare. Tuttavia, la combinazione di nuove strategie osservazionali e la sensibilità degli strumenti di JWST permette di affrontare queste sfide in modo più efficace rispetto al passato.
Scenari atmosferici e implicazioni per la ricerca di vita
L’analisi preliminare suggerisce che TRAPPIST-1 e non presenta un’atmosfera dominata da anidride carbonica, come quella di Venere o di Marte. Tuttavia, non si può escludere la presenza di quantità moderate di CO₂, sufficienti a generare un effetto serra contenuto e a mantenere temperature compatibili con la presenza di acqua liquida. In assenza di un’atmosfera significativa, il pianeta sarebbe invece un mondo arido e gelido, esposto direttamente all’ambiente spaziale e all’intensa radiazione stellare.
Uno degli scenari ipotizzati dal team di ricerca è quello di un pianeta coperto da un oceano globale, mantenuto in forma liquida da un sottile effetto serra. In alternativa, se l’atmosfera è limitata o assente, l’acqua, se presente, potrebbe sopravvivere solo nella zona centrale del pianeta, costantemente illuminata dalla stella a causa della rotazione sincrona, mentre il resto della superficie rimarrebbe ghiacciato. Questi modelli climatici sono simili a quelli proposti per altri pianeti bloccati marealmente attorno a nane rosse.
TRAPPIST-1 e rappresenta una delle migliori opportunità per studiare le condizioni atmosferiche di un pianeta roccioso nella zona abitabile. A differenza di altri sistemi esoplanetari, qui si ha accesso a diversi pianeti di dimensioni simili alla Terra, orbitanti attorno a una stella relativamente vicina. Questo permette confronti diretti tra mondi con diverse esposizioni alla radiazione stellare e, potenzialmente, con diverse evoluzioni atmosferiche.
Le osservazioni future con il Webb saranno fondamentali per restringere ulteriormente gli scenari. L’obiettivo finale è determinare se mondi come TRAPPIST-1 e possano sostenere condizioni favorevoli alla vita, o se, nonostante la loro posizione nella zona abitabile, siano comunque inospitali a causa dell’ambiente stellare.
I due studi che raccolgono i risultati sono:
- JWST-TST DREAMS: NIRSpec/PRISM Transmission Spectroscopy of the Habitable Zone Planet TRAPPIST-1 e, Espinoza et al. 2025
- JWST-TST DREAMS: Secondary Atmosphere Constraints for the Habitable Zone Planet TRAPPIST-1 e, Glidden et al. 2025
