Due decenni fa, gli astronomi hanno scoperto il primo pianeta in orbita attorno a una stella come il nostro sole, un mondo gigante che si trova a circa 50 anni luce di distanza. Quella scoperta ha aperto una porta alluvionale e oggi gli scienziati hanno individuato più di 1800 pianeti extrasolari - o pianeti extrasolari - in una varietà di forme, dimensioni e composizioni. Le grandi domande ora sono: come pianeti comuni come il nostro potrebbero essere nella nostra galassia e quanti mondi come la Terra hanno le cose giuste per ospitare la vita.
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Capire i posti migliori in cui guardare spesso implica la ricerca di esopianeti che sembrano avere la stessa composizione rocciosa della Terra e che orbitano abbastanza lontano dalle loro stelle per avere acqua liquida sulla loro superficie. Ora due squadre presso il Centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian (CfA) hanno perfezionato la caccia calcolando le dimensioni e le masse di mondi che molto probabilmente saranno amichevoli alla vita.
Rafforzando quel lavoro teorico, gli astronomi hanno anche annunciato questa settimana che 12 mondi scoperti dal telescopio spaziale Kepler della NASA sono molto probabilmente piccoli pianeti affini alla Terra che orbitano nella zona abitabile, la regione attorno a una stella che è giusta per l'acqua, e forse la vita. Il lavoro raddoppia il numero di mondi conosciuti delle dimensioni della Terra che possono essere abitabili.
"Non abbiamo ancora un gemello esatto della Terra, ma stiamo iniziando a riempire la popolazione di pianeti che si trovano nelle vicinanze", afferma lo scienziato Kepler Douglas Caldwell presso l'Istituto SETI. Caldwell ha presentato l'analisi del gruppo sui 12 pianeti oggi al 225 ° incontro dell'American Astronomical Society a Seattle.
Tecnicamente, solo 11 delle dozzine di mondi sono stati verificati con lo stesso livello di sicurezza degli altri pianeti Keplero confermati. Il dodicesimo mondo è ancora considerato un pianeta candidato, anche se Caldwell afferma che la fiducia della squadra che è reale è ancora molto alta. Degli 11 pianeti confermati, i due più piccoli sono particolarmente interessanti nella caccia al gemello della Terra. Kepler-438b è solo 1, 12 volte la dimensione della Terra, mentre Kepler-442b è 1, 33 volte la dimensione della Terra.
Ciò significa che entrambi i pianeti hanno molte probabilità di essere mondi rocciosi con la stessa composizione chimica della Terra, secondo uno studio separato condotto dal Courtney Dressing del CfA. Nel nostro sistema solare, i pianeti sono piccoli e rocciosi, come Terra e Marte, o grandi e gassosi, come Giove e Nettuno. Con grande sorpresa degli astronomi, molti degli esopianeti trovati finora sono strani oggetti che cadono tra le dimensioni della Terra e di Nettuno. Non possiamo ancora vedere direttamente questi esopianeti: gli astronomi li hanno trovati cercando il leggero calo della luce delle stelle mentre i pianeti in orbita passano di fronte o transitano le loro stelle ospiti. Senza una visione più dettagliata, gli scienziati non sono sicuri di quali "super Terre" siano veramente rocciose e quali siano più come i mini-Nettuno ghiacciati.
"Parte del problema nel capire se le super-terre sono rocciose o gassose è che non abbiamo esempi nel proprio sistema solare", afferma Caldwell. Per dare una risposta, gli astronomi devono ottenere sia la dimensione che la massa di un pianeta e calcolare la sua densità, il che dà un'idea della sua composizione. Quindi Dressing e il suo team si sono rivolti a un telescopio nelle Isole Canarie dotato di uno strumento per misurare le masse dei pianeti con elevata precisione. Lo hanno usato per studiare diversi pianeti noti e tracciare una relazione tra dimensioni e massa.
Hanno scoperto che i mondi più piccoli meno di 1, 6 volte le dimensioni della Terra tendono ad avere le masse giuste affinché il pianeta sia roccioso. Inoltre, la maggior parte dei piccoli esopianeti che hanno esaminato avevano la giusta densità per avere circa gli stessi ingredienti della Terra: una miscela di silicio, ferro, ossigeno, magnesio con tracce di altri metalli. I mondi più grandi di solito sono molto meno densi, nel senso che devono essere principalmente idrogeno o altri gas.
"Il nostro sistema solare non è unico come avremmo potuto pensare", afferma Dressing in una nota. "Sembra che gli esopianeti rocciosi utilizzino gli stessi ingredienti di base."
Un altro fattore principale è che la vita come la conosciamo sembra dipendere da grandi corpi idrici. Sulla Terra, l'acqua copre circa il 70 percento della superficie del pianeta. Ma lavori recenti mostrano che si muove anche attraverso l'interno del pianeta, poiché è guidato sottoterra dalla tettonica a zolle, intrappolato nei minerali e vomitato dai vulcani. I ricercatori ora ritengono che questo processo di riciclaggio acquoso sia cruciale per mantenere stabili gli oceani sulle superfici planetarie.
Laura Schaefer e Dimitar Sasselov del CfA hanno usato modelli computerizzati per vedere quanto bene gli esopianeti fino a 1, 5 volte le dimensioni della Terra possano stabilire e mantenere la tettonica delle placche. Hanno variato le masse dei loro mondi possibili, salendo fino a cinque volte più massiccia della Terra. I risultati suggeriscono che le super-terre tra due e quattro volte la massa terrestre sarebbero le migliori per costruire oceani stabili. I mari su questi mondi durerebbero per almeno 10 miliardi di anni, dicono.
Ma il loro modello ha anche mostrato che mondi più massicci hanno croste più spesse, che ritardano l'inizio dell'attività vulcanica, e quindi la formazione degli oceani, in superficie. Calcolano che ci vogliono circa un miliardo di anni dopo che un pianeta così massiccio si forma per sviluppare un oceano. Supponendo che l'evoluzione segua un ritmo simile a quello sulla Terra, la nostra migliore scommessa per trovare un pianeta con la vita potrebbe essere una super-Terra che ha almeno 5, 5 miliardi di anni, dice il team.
I nuovi pianeti delle dimensioni della Terra trovati dalle stelle dell'orbita di Keplero sono relativamente giovani. E per ora gli scienziati non sono sicuri delle masse di questi pianeti. Ma avere semplicemente più pianeti nel catalogo che sono almeno cugini della Terra aiuta gli astronomi a rispondere alla domanda su quanto siano comuni i mondi potenzialmente abitabili nella nostra galassia.
"Tutti vogliono essere i primi a trovare e annunciare il gemello della Terra, ma scientificamente non sarà la cosa più importante che esce da Keplero", afferma Caldwell. "Con le super-Terre, stiamo vedendo una classe di pianeti di cui non sapevamo prima, quindi vedere come si sono formati e quanto sono diversi dalla Terra può migliorare i nostri modelli di come si formano tutti i pianeti. Come è andata l'acqua Terra, e quando nel processo di formazione è arrivato qui? Trovando pianeti simili nei sistemi di altre epoche, speriamo di avere un'idea migliore su questa domanda ".
Nota del redattore: questa storia è stata aggiornata per correggere la data del primo esopianeta trovato intorno a una stella simile al sole; quella scoperta è stata fatta due decenni fa, nel 1995.
