Il vapore acqueo è stato individuato su un pianeta zona abitabile a 110 anni luce di distanza

concept art per K2-18b UCL

Gli astronomi hanno rilevato per la prima volta la presenza di acqua su un pianeta potenzialmente abitabile al di fuori del nostro sistema solare.

I risultati mostrano che il pianeta K2-18b, che orbita attorno a una stella nana rossa a 110 anni luce dalla Terra e che si pensava fosse già potenzialmente abitabile, ha vapore acqueo all'interno della sua atmosfera.

È la prima volta che una scoperta del genere, riportata in un paio di articoli pubblicati in Astronomia della natura e caricato su arXiv , è stato realizzato per un pianeta che si trova nella zona abitabile, la gamma orbitale attorno a una stella in cui teoricamente potrebbe esistere acqua liquida sulla superficie di un pianeta.

Questo è l'unico pianeta in questo momento che conosciamo al di fuori del sistema solare che ha la temperatura corretta per sostenere l'acqua, ha un'atmosfera e contiene acqua, rendendo questo pianeta il miglior candidato per l'abitabilità che conosciamo in questo momento, afferma Angelos Tsiaras, uno scienziato di esopianeti dell'University College di Londra e autore principale dello studio Nature Astronomy.

Sebbene i due articoli condividano la conclusione generale che K2-18b ha contenuto d'acqua, c'è un po' di luce diurna tra i loro approcci e i loro risultati hanno implicazioni diverse per la struttura complessiva del pianeta stesso.

Dove i due gruppi sono d'accordo è che K2-18b non è un'altra Terra. L'esopianeta ha otto volte la massa della Terra ed è grande il doppio. È abbastanza vicino alla sua stella ospite (con un periodo orbitale di 33 giorni), ma questa stella ha la metà delle dimensioni e della temperatura del sole. L'esistenza di K2-18b è stata confermata nel 2015 e studi successivi suggerì che fosse roccioso e forse in possesso di un significativo involucro gassoso o di un oceano.

Entrambi i team hanno esaminato i dati di Hubble per osservare i transiti stellari di K2-18b mentre orbitava attorno alla sua stella ospite. Quando la luce stellare si muove attraverso l'atmosfera di un pianeta, viene dispersa dalla presenza di diversi elementi e composti atmosferici. Gli scienziati possono analizzare questa dispersione per determinare di cosa è fatta l'atmosfera di un pianeta. Il team guidato da Björn Benneke, un ricercatore di esopianeti dell'Università di Montréal e autore principale dello studio arXiv, ha avuto accesso anche ai dati dei telescopi spaziali Kepler e Spitzer.

Il risultato è che l'articolo di Nature Astronomy, che è sottoposto a revisione paritaria e più prudente nei suoi risultati, conclude che c'è una significativa concentrazione di acqua all'interno dell'atmosfera di K2-18b, anche se i ricercatori ipotizzano che potrebbe costituire solo lo 0,01% dell'atmosfera o fino al 50%.

Tsiaras e il suo team pensano che il pianeta sia probabilmente una super-Terra rocciosa in possesso di un'atmosfera che è molto dominante d'acqua, fortemente miscelata con un gas trasparente come l'azoto, o presenta una significativa formazione di nubi. Quell'acqua atmosferica potrebbe essere un segno di acqua liquida in superficie (che potrebbe forse essere completamente coperta da un oceano), ma per ora non è chiaro.

Nel frattempo, Benneke e il suo team giungono alla conclusione che K2-18b ha nuvole fatte d'acqua, molte. Propongono anche una versione molto più esotica del pianeta. Il loro modello, che incorpora i dati di Kepler e Spitzer, suggerisce che K2-18b sia un mini-Nettuno costituito da un piccolo nucleo ghiacciato o roccioso avvolto in un involucro gassoso. All'interno di alcuni strati dell'atmosfera, il vapore acqueo è in grado di condensare in goccioline liquide. Da un punto di vista astrobiologico, questo è molto più importante, dice Benneke. È la presenza di acqua liquida, non di vapore, che consente ai processi biochimici della vita di avere luogo. K2-18b potrebbe essere la sede della vita microscopica che galleggia attraverso lo strato di gas e vive delle goccioline d'acqua condensate nelle nuvole.

Entrambi i documenti sono influenzati dai limiti della tecnologia attuale. In effetti, Hubble è una specie di antiquariato di questi tempi. Le sue fotocamere non erano pensate per questo tipo di studi, e c'è solo così tanto software che può fare nell'analisi post-osservazione per modellare un'atmosfera a 110 anni luce di distanza.

Kepler e Spitzer forniscono una gamma più ampia di osservazioni (da cui i modelli di formazione delle nubi del documento arXiv), ma sono meno precisi di Hubble. Non abbiamo ancora idea delle temperature del pianeta (il team di Tsiaras ha un range tra -100 e 116 °F, o -73 e 47 °C), dove precisamente si trova il vapore acqueo nell'atmosfera, quali altri composti potrebbero essere trovati nell'atmosfera, sia che si tratti di un pianeta bloccato dalle maree, o di qualsiasi altro tratto che potrebbe dipingere un quadro più nitido di quanto potrebbe essere abitabile K2-18b.

I telescopi terrestri potrebbero essere in grado di fare alcune utili osservazioni, ma in realtà è molto difficile osservare un'atmosfera con l'acqua attraverso un'atmosfera con acqua. Alcuni telescopi, come il Telescopio estremamente grande nel nord del Cile e il Telescopio da trenta metri alle Hawaii, potrebbe avere un po' di fortuna nello studio del K2-18b, ma nessuno dei due sarà operativo fino alla seconda metà del prossimo decennio.

Quindi, invece, la nostra scommessa migliore è fare osservazioni di follow-up con due successori di Hubble: il James Webb Space Telescope, che dovrebbe essere lanciato in orbita nel 2021 ma è stato ripetutamente ritardato, e il telescopio spaziale ARIEL dell'Agenzia spaziale europea, in programma per il lancio nel 2029. Entrambi saranno in grado di effettuare osservazioni più precise e più ampie attraverso lo spettro elettromagnetico, identificando più tipi di molecole nell'atmosfera, come anidride carbonica, metano o ammoniaca. Quei telescopi ci aiuteranno anche a ottenere un senso molto più concreto del contenuto d'acqua e della struttura di K2-18b, indipendentemente dal fatto che il pianeta si riveli una super-Terra o un mini-Nettuno.

Il fatto che possiamo ancora utilizzare Hubble per fare scienza innovativa come questa è assolutamente sbalorditivo, afferma Ryan Cloutier dell'Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics, che non è stato coinvolto in nessuno dei due studi. Eppure uno strumento come il JWST fornirà un miglioramento dell'ordine di grandezza nella precisione della misurazione rispetto a Hubble, dice, rendendo molto più facile fare studi dettagliati di qualsiasi 55 esopianeti della zona abitabile .

È importante notare che i segnali K2-18b sono tutt'altro che ermetici. Questi tipi di studi sono sempre complicati, dice Cloutier. In passato alcuni segnali sono sostanzialmente 'scomparsi' dopo un'ulteriore analisi o dopo un'analisi indipendente da parte di un altro gruppo di ricerca.

Tuttavia, è raro intravedere prove di acqua nell'atmosfera di un altro pianeta, e questo da solo dovrebbe aiutare a suscitare un sufficiente interesse nel mantenere questo tipo di studi in corso quando le tecnologie del prossimo decennio saranno online.

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