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I pianeti diamante potrebbero aver ospitato la prima vita

Per quanto ne sappiamo, la vita extraterrestre ha bisogno di pianeti rocciosi su cui vivere. I primi pianeti del genere potrebbero essere stati pieni di carbonio, con le prime forme di vita che apparivano su mondi con strati di diamante sotto le loro croste e rocce nere come la superficie del carbone.

Un recente studio di Natalie Mashian e Avi Loeb presso il Centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian ha esaminato la formazione di pianeti attorno a stelle povere di metallo arricchite di carbonio (CEMP). Questo tipo di stelle probabilmente si è formata nell'universo primordiale, subito dopo che la prima generazione di stelle massicce aveva bruciato il loro combustibile nucleare ed era esplosa come supernovae. Se ci sono pianeti attorno a tali stelle, significa che la vita potrebbe apparire nell'universo entro un paio di centinaia di milioni di anni dal Big Bang, 13, 8 miliardi di anni fa. Studi precedenti avevano suggerito che avrebbe potuto richiedere più tempo; il più antico sistema esopianeta mai scoperto, Keplero 444, circonda una stella che ha circa 11, 2 miliardi di anni.

Elementi come ferro e silicio sono generalmente considerati essenziali per la creazione di pianeti, poiché formano granelli di polvere attorno ai quali corpi più grandi possono formarsi attraverso l'accrescimento gravitazionale. Anche i giganti gassosi ricchi di idrogeno come Giove sono partiti da un simile "seme". Tuttavia, i CEMP non hanno tanti elementi pesanti come il ferro come il nostro Sole, solo centomilionesimo, il che sta dicendo qualcosa dato che il Sole è solo lo 0, 003 percento di ferro. Quindi se i CEMP si formano principalmente da nuvole di gas e polvere di carbonio, ossigeno e azoto, una domanda è se si possano formare pianeti come la Terra, con superfici solide.

Mashian e Loeb suggeriscono che i pianeti possono di fatto accodarsi in una tale nebulosa, e quindi attorno ai CEMP. Gli astronomi potrebbero trovarli con alcuni dei più recenti telescopi spaziali e strumenti futuri, come il James Webb Space Telescope, man mano che entrano in linea. "I metodi sono gli stessi [delle precedenti missioni esopianeta]", ha dichiarato Loeb a Smithsonian.com. "Cerchi pianeti in transito per le loro stelle."

Nel loro studio Mashian e Loeb modellano le distanze dai CEMP che i pianeti avrebbero formato e quanto probabilmente sarebbero grandi. Tali pianeti avrebbero poco ferro e silicio, gli elementi che compongono gran parte della Terra. Invece sarebbero più ricchi di carbonio. Hanno scoperto che la dimensione massima tende a essere circa 4, 3 volte il raggio della Terra. Un pianeta in carbonio, secondo lo studio, consentirebbe anche la formazione di molte molecole di idrocarburi sulla superficie, a condizione che la temperatura non sia troppo elevata. E qualsiasi pianeta con una massa inferiore a circa 10 volte quella della Terra mostrerebbe molto monossido di carbonio e metano nella sua atmosfera, dice lo studio.

In una nebulosa ricca di elementi più leggeri, ha aggiunto che è probabile che ci sia anche acqua, un altro componente chiave di una biosfera. "Anche con bassi livelli di ossigeno, l'idrogeno tende a combinarsi con esso e a produrre acqua", ha detto. Quindi un pianeta di carbonio potrebbe avere acqua presente. Loeb ha affermato in un'affermazione che poiché la vita stessa è basata sul carbonio, ciò fa ben sperare per l'apparenza di esseri viventi.

I CEMP sono così poveri di elementi più pesanti perché sono stati costruiti dai resti delle prime stelle per apparire nell'universo - colossi con centinaia di volte la massa del sole. Il nucleo di una stella massiccia è come una cipolla. Gli elementi più pesanti creati dalla fusione nucleare sono verso il centro: ferro, magnesio e silicio si trovano negli strati più interni, mentre carbonio, ossigeno e un po 'di elio e idrogeno rimanenti si trovano in quelli esterni. Loeb ha detto che gran parte del materiale negli strati interni - quegli elementi più pesanti - ricadrà nel buco nero che si forma dopo che la stella diventa una supernova. Nel frattempo gli elementi più leggeri verranno espulsi nello spazio per formare nuove stelle. Quelle stelle, formandosi dai gas rimasti dal primo, sarebbero poveri di metalli come il ferro, ma ricchi di carbonio - i CEMP.

È solo più tardi, quando le stelle meno massicce invecchiano ed esplodono come supernovae, che i metalli più pesanti possono uscire. Una stella sotto 25 masse solari collasserà in una stella di neutroni o finirà come una nana bianca. A differenza dei buchi neri, le stelle di neutroni e le nane bianche non hanno velocità di fuga più veloci della luce, quindi l'esplosione della supernova ha molte più probabilità di diffondere il ferro dal nucleo della stella. Ecco perché le stelle come il sole hanno tanto ferro quanto loro e perché la Terra ha elementi ancora più pesanti.

Se tali pianeti abbiano o meno vita, tuttavia, è ancora una domanda aperta. Lo studio stesso è più interessato a far formare i pianeti in primo luogo, che è un passo essenziale per la vita. "Il mio studente laureato [Mashian] è conservatore", scherzò Loeb. Per vedere i segni della vita, è necessario vedere le atmosfere dei pianeti in questione. L'obiettivo sarebbe la firma dell'ossigeno, che è assente in qualche modo per ricostituirlo, scomparirà dall'atmosfera di un pianeta mentre reagisce con le rocce di superficie. Sulla Terra, l'ossigeno è prodotto dalle piante, che assorbono anidride carbonica. Gli alieni che guardano l'atmosfera del nostro pianeta noterebbero che qualcosa è successo.

Vedere quelle atmosfere - supponendo che si trovino i pianeti stessi - richiederà probabilmente telescopi più potenti di quelli attualmente disponibili. "[Il James Webb Space Telescope] potrebbe farlo marginalmente per le stelle più vicine", ha detto. "Ma i CEMP sono dieci volte più lontani."

I pianeti diamante potrebbero aver ospitato la prima vita