Alla scoperta delle super-Terre

C’è un mistero nella nostra galassia. Un mistero che gli astronomi di tutto il mondo stanno cercando di risolvere e che riguarda la presenza di  miliardi di mondi alieni dalle caratteristiche particolari. Sono le cosiddette “super-Terre”, cosí chiamate perché hanno una massa maggiore del nostro pianeta, ma inferiore a quella dei giganti ghiacciati come Urano o Nettuno. E ancora nessuno ha capito cosa sono realmente.

In un articolo pubblicato sul sito ufficiale del SETI- il Search for Extra Terrestrial Intelligence- affronta questo argomento l’astronomo francese Franck Marchis, da alcuni anni uno dei ricercatori di punta dell’istituto con sede in California. La missione Kepler ha svelato che ovunque, attorno a noi, ci sono sistemi solari: ogni stella che vediamo ospita dei pianeti, in media almeno 2. Ma di recente, gli studiosi si sono accorti che circa la metà di quei sistemi solari ha una o più super-Terre. Sono costituite da roccia e metalli? O sono forse invece formate da gas e ghiaccio? Hanno un’atmosfera, degli oceani? Oppure sono palle di idrogeno ed elio? Le domande- e le risposte- sono essenziali per stabilire se questi mondi remoti possano essere o no candidati ideali per ospitare la vita. Visto che sono cosí numerosi e comuni, saperlo farebbe di sicuro la differenza.

Tutti questi pianeti sono stati individuati con il metodo del transito (ovvero registrando il temporaneo calo di luminosità di una stella al passaggio di un corpo celeste in orbita attorno ad essa) ma questo sistema non permette al momento di effettuare la spettroscopia astronomica, in grado di stabilire la temperatura, la densità, la composizione chimica e via dicendo. Ugualmente, gli astronomi riescono per ora a misurare abbastanza bene le loro dimensioni, ma non la loro massa, e a fare una stima  approssimativa della loro gravità. Ma la massa è uno dei parametri fondamentali per capire quale possa essere l’ambiente sulla superficie di un pianeta e di conseguenza capire quante chance ci siano per lo sviluppo della vita.

Per cercare di fare un po’ più di chiarezza in materia, lo scorso dicembre è stata organizzata una sessione speciale del convegno dell’American Geophysical Union (AGU), che riunisce fisici della Terra ma anche astronomi planetari. A promuovere questa riunione che si è tenuta a Washington e nella quale si è discusso di “Esogeoscienza e abitabilità delle super-Terre” c’era proprio Franck Marchis che ha invitato a parlare gli scienziati che studiano la formazione, l’evoluzione e la natura di questi mondi ancora  sconosciuti perché esponessero le loro ipotesi su questo argomento.

Punto di partenza,  la struttura interna delle super-Terre, che deve essere diversa rispetto a quella terrestre, visto le dimensioni e la massa differenti. La geofisica June Wicks, docente della Johns Hopkins University, ha condotto esperimenti in laboratorio per vedere come il ferro e le leghe di silicio rispondono a pressioni straordinarie (fino a 1.300 milioni di volte la pressione sulla superficie della Terra) e ha scoperto una nuova struttura cristallina, con una densità 2 volte e mezza maggiore, paragonabile all’oro o al platino. Ulteriori ricerche hanno evidenziato come anche altri elementi leggeri, come carbonio e zolfo, influenzino la struttura del ferro a pressioni ultra elevate.

Un altro ricercatore, Cayman Unterborn, dell’Università dell’Arizona, ha utilizzato dati statistici per stabilire la composizione di questi mondi lontani: quelli con un raggio fino una volta e mezza quello terrestre sarebbero rocciosi, mentre gli altri di dimensioni maggiori sono molto probabilmente dei mini-Nettuno gassosi. Il suo team ha sviluppato uno strumento ad hoc, chiamato Exoplex, per calcolare la struttura interna di un pianeta partendo da parametri di base come la sua dimensione, la sua composizione, la metallicità della sua stella ospite, che potrà rivelarsi molto utile in futuro.

Tuttavia, sottolinea nell’articolo l’astronomo del SETI, senza nuove informazioni sulle super-Terre, la gran parte del lavoro resta di natura speculativa. “Siamo come leoni nella savana che cercano  di immaginare come potrebbero vivere i pinguini, senza però avere la minima idea dell’esistenza dell’Antartide o addirittura del ghiaccio”, scrive infatti. “Abbiamo bisogno di continuare a esplorare i mondi attorno a noi costruendo strumenti che ci permettano di raccogliere informazioni su di essi e non solo sulle loro dimensioni. Il futuro telescopio spaziale James Webb, cosí come le missioni come Ariel, potranno aiutarci ad annusare le atmosfere delle super-Terre quando transitano davanti ai loro soli.”

Ma la vera svolta sarà poter vedere questi strani pianeti lontani. I progetti esistono già. La NASA sta pensando di costruire telescopi spaziali in grado di catturare le immagini a distanze enormi: si chiamano HabEx, LUVOIR e Origins. Il primo-l’Habitable Exoplanet Observatory- ha come scopo primario mostrare direttamente gli esopianeti simili alla Terra e descrivere la composizione delle loro atmosfere. Obiettivo molto simile anche quello di LUVOIR ( acronimo di Large UV/Optical/IR) che esplorerà il cosmo alla ricerca di mondi abitabili e magari anche abitati. L’OST (Origins Space Telescope) cercherà di capire come si è formata la galassia e come è nata la vita sul nostro pianeta osservando gli altri sistemi solari.

Poi ci sono iniziative meno ambiziose, ma non meno importanti, come il Project Blue che vede proprio il SETI e Marchis in prima fila: prevede, per il 2021, il lancio di un telescopio spaziale per osservare gli esopianeti più vicini a noi, ovvero quelli in orbita attorno al sistema stellare di Alpha Centauri, a circa 4 anni luce dalla Terra. “In futuro queste strumentazioni ci potranno dire di più di questi mondi misteriosi”, conclude il ricercatore francese. “Sapremo se sono apparentamente privi di vita, come Venere e (forse) Marte, oppure bizzarri mondi ricchi di acqua coperti da vasti oceani. E se, come la Terra, possiedono una biosfera, possiamo essere sicuri che questa vita extraterrestre sarà diversa dalla nostra perché ha dovuto adattarsi ad una gravità più forte.”

SABRINA PIERAGOSTINI