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Il prossimo grande telescopio spaziale potrebbe individuare livelli di ossigeno simili alla Terra sugli esopianeti
Esopianeta d'acqua con ossigeno. NASA/GSFC/Friedlander-Griswold
Gli scienziati generalmente concordano sul fatto che la migliore strategia per trovare la vita extraterrestre è cercare un mondo che abbia condizioni simili a quelle della Terra, incluso l'ossigeno atmosferico che potrebbe essere prodotto da organismi che eseguono la fotosintesi. Ma gli attuali strumenti utilizzati per studiare esopianeti potenzialmente abitabili sono purtroppo mal equipaggiati per trovare tali biofirme.
Ora un nuovo studio suggerisce che in poco più di un anno potremmo essere sulla buona strada per restringere la ricerca della vita su un altro mondo.
Ci sono poche domande più grandi di 'Esiste vita su pianeti diversi dalla Terra?', afferma il coautore dello studio Edward Schwieterman, dell'Università della California. A causa del legame dell'ossigeno con la vita sulla Terra, sappiamo che è importante cercare sugli esopianeti.
Lo studio, guidato da scienziati della NASA e pubblicato in Astronomia della natura oggi, evidenzia un nuovo intrigante modo in cui il prossimo telescopio spaziale James Webb potrebbe essere utilizzato per rilevare e misurare l'ossigeno sugli esopianeti. Il telescopio, che sarebbe stato lanciato nel 2021 dopo una serie di ritardi, avrebbe sempre avuto il compito di studiare l'ossigeno degli esopianeti, ma queste nuove scoperte espandono quelle capacità in modi che nessuno prima aveva pensato fosse possibile.
Inoltre, questa nuova tecnica potrebbe aiutarci ad accertare meglio quanto ossigeno contiene un altro mondo. Se un pianeta ha livelli di ossigeno simili a quelli della Terra, aumenta la possibilità che quei livelli possano anche essere guidati dalla biologia. (Anche se certamente non elimina origini non biologiche di quell'ossigeno .)
Prima di questo studio, gli scienziati avevano identificato tre principali lunghezze d'onda dello spettro elettromagnetico (una nel visibile e due nel vicino infrarosso) che potevano essere osservate per identificare la presenza di ossigeno. Ma ad alte concentrazioni, come quelle sulla Terra, le molecole di ossigeno si schiantano contro le cose molto più frequentemente. Tali collisioni emettono segnali che non possono essere osservati utilizzando queste tre lunghezze d'onda, rendendole inadatte a identificare livelli di ossigeno più densi e abbondanti che sarebbero più probabilmente associati all'attività biologica.
Il nuovo studio identifica una lunghezza d'onda a livello del medio infrarosso che può essere utilizzata per rilevare le collisioni di molecole di ossigeno sia con l'ossigeno che con altre molecole di gas. Gli autori dello studio suggeriscono che il Mid InfraRed Instrument Low Resolution Spectrometer (MIRI LRS) del JWST potrebbe cercare ossigeno a questa lunghezza d'onda attorno agli esopianeti che stanno transitando nelle loro stelle ospiti.
Questo metodo ci consentirebbe potenzialmente di rilevare livelli di ossigeno simili alla Terra in molti sistemi stellari a meno di 16 anni luce di distanza. In sistemi più distanti sarebbe in grado di rilevare livelli diverse volte superiori a quelli sulla Terra.
Dal momento che possiamo rilevare l'ossigeno che entra in collisione anche con altre molecole di gas, il metodo dovrebbe permetterci di conoscere la chimica atmosferica nel suo insieme in modo più dettagliato e se è suscettibile di vita o potrebbe essere stato modellato da vita extraterrestre passata o presente. Ad esempio, Schwieterman sottolinea che le caratteristiche dell'ossigeno misurate insieme al metano atmosferico suggerirebbero processi biochimici sulla superficie simili a quelli che si trovano sulla Terra.
Schwieterman suggerisce che i migliori esopianeti da studiare con questa tecnica sono quelli in orbita attorno a stelle nane M, il che mette i pianeti nel sistema TRAPPIST-1 in cima alla lista. A quaranta anni luce di distanza, TRAPPIST-1 ha diversi esopianeti che potrebbero supportare la vita, inclusi tre che si trovano proprio all'interno della zona abitabile. Per lo meno, possiamo usare la banda del medio infrarosso per capire se l'ossigeno che abbiamo individuato su un esopianeta distante è qualcosa di cui entusiasmarci.