La notizia della scoperta di Vapor d’Acqua nell’atmosfera del pianeta K2-18b a 100 anni luce di distanza da noi è subito diventata virale, addirittura trasmessa dai media televisivi. Vediamo di darne anche noi una spiegazione e approfondire un po’ l’argomento.
Nelle passate decadi, osservazioni dallo spazio e dal suolo hanno trovato che l’acqua è una delle più abbondanti specie molecolari, dopo l’idrogeno, nell’atmosfera dei pianeti extrasolari caldi e gassosi.
Essendo la prima molecola carrier di ossigeno, l’acqua è una traccia dell’origine e dei meccanismi evolutivi dei pianeti. Per i corpi solari temperati e terrestri, la presenza di acqua è un importante indicatore per le condizioni di abitabilità. Essere piccoli e relativamente freddi rende difficile l’osservazione dell’atmosfera e i segnali spettrali correlati.
I pianeti super-terrestri, più leggeri della massa della Terra che girano intorno a stelle relativamente piccole possono essere un’ottima opportunità per studiare le caratteristiche spettroscopiche tramite il metodo dei transiti.
Il Lavoro:
In un lavoro pubblicato ieri su “Nature Astronomy” il team di Angelos Tsiaras ha riportato l’osservazione di tracce spettroscopiche di acqua nell’atmosfera di K2-18b, un pianeta di 8 masse terrestri nella zona abitabile di una nana rossa (K2-18). Oltre a questo, la scoperta permette di derivare la credenza che l’atmosfera possa contenere anche idrogeno molecolare. Le osservazioni sono state condotte con il telescopio spaziale Hubble tramite una “Wide Field Camera”.
K2-18b dista 0.1429 AU dalla sua stella madre, e questo suggerisce che possa essere in una zona definita “abitabile” che di norma è compresa tra 0.12 e 0.25 UA. La sua temperatura effettiva dovrebbe aggirarsi tra i 200K e i 320K in funzione dell’albedo e dell’emissivita’ superficiale atmosferica.
La nana rossa K2-18 è situata a circa 111 anni luce dalla Terra ed il suo sistema planetario e’ stato scoperto attraverso il telescopio spaziale Kepler. Il pianeta b, quello in analisi, ha circa 8 volte la massa della Terra con un’orbita di 33 giorni. K2-18b è stato scoperto con il metodo dei transiti nel 2015 e le analisi spettroscopiche suggeriscono che il pianeta possa avere delle caratteristiche simili a Nettuno. Riceve il 94% della radiazione che la Terra riceve dal Sole e la sua temperatura di equilibrio come detto poco fa si aggira intorno ai 274K.
Vapor d’Acqua e Dati:
L’esopianeta possiede un raggio di 2.71 volte quello terrestre ed una massa di 8.63 volte quella della Terra, a seconda della sua densità potrebbe essere una super Terra o un mini-Nettuno senza superficie solida. Nell’articolo recentemente pubblicato si fa riferimento ad una densità di 3.3 g/cc suggerendo che possa essere costituito da silicati con un’estesa atmosfera o una composizione interna di Vapor d’Acqua per una frazione in massa di circa il 50%.
In seguito ad un’analisi per prove atmosferiche in funzione dello spettro, il modello scelto conferma l’ipotesi della presenza di Vapor d’Acqua nell’atmosfera del pianeta, questo perché in tutti i casi studiati (per chi vuole approfondire sono presentati nell’articolo) la presenza di acqua è statisticamente significativa.
Per il sistema proposto in cui oltre a Vapor d’Acqua si tiene conto anche di molecole di idrogeno molecolare ed elio atomico l’abbondanza relativa di acqua si aggira intorno al 50% nell’atmosfera, il che implica che il restante 50% potrebbe essere composta da H2 e He più tracce di metano e ammoniaca.
In Futuro:
I risultati esposti nel lavoro confermano per cui l’esistenza di un atmosfera rilevabile intorno a K2-18b, il che è già un grande successo, il quale apre la strada a futuri lavori con il telescopio spaziale James Webb quando andrà in orbita. La più alta sensibilità degli strumenti portati da questo prossimo telescopio porteranno informazioni sul profilo temperatura-pressione del pianeta e permetteranno di rilevare altre specie molecolari presenti nell’atmosfera le quali potrebbero determinare l’effettiva abitabilità di K2-18b.
La notizia di Vapor d’Acqua nell’atmosfera dell’esopianeta non devono però subito far gridare alla “vita nello spazio” poiché’ bisogna considerare anche la quantità di radiazioni emesse dalla nana rossa che colpiscono il pianeta.
La presenza di acqua nell’atmosfera potrebbe far pensare a oceani di acqua liquida sulla superficie, pioggia, nuvole e tempeste, un po’ come succede qui sulla Terra. K2-18b potrebbe possedere un ciclo dell’acqua simile a quello terrestre, questo grazie anche alla sua temperatura media che permette la formazione di acqua liquida oltre che gassosa.
P.S. Per redigere questo articolo ci siamo serviti principalmente del paper pubblicato su “Nature Astronomy”, tuttavia uno studio distinto pubblicato su “Astronomical Journal” ha portato anch’esso e con ugual peso alla determinazione dell’atmosfera di questo corpo celeste.
Testo: Luca Tonietti
Foto: https://www.inverse.com/article/59175-super-earth-k2-18b-has-water-in-atmosphere
Fonti: https://arxiv.org/pdf/1909.04642.pdf
https://www.nature.com/articles/s41550-019-0878-9
