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Il mistero delle dune e degli oceani cosmici

Una serie di simulazioni condotte da un gruppo di ricercatori del Tokyo Institute of Technology e della Tsinghua University indicano che in termini di contenuto d’acqua i pianeti di tipo terrestre si trovano molto più facilmente attorno alle stelle di tipo solare anzichè attorno alle stelle di massa inferiore che sono attualmente i principali oggetti di studio.

La ricerca di pianeti abitabili è focalizzata sostanzialmente sulle cosiddette stelle nane di tipo spettrale M che hanno tipicamente una massa inferiore a 0,5 masse solari. Si ritiene che in questi sistemi stellari esistano più pianeti abitabili facilmente identificabili rispetto alle stelle di tipo spettrale G, stelle la cui massa è simile a quella del Sole. Ad ogni modo, secondo recenti simulazioni condotte da un gruppo di ricercatori guidati da Shigeru Ida alla Tokyo Tech e da Feng Tian alla Tsinghua University le nane M non sarebbero i sistemi stellari più adeguati dove cercare. Affinchè i pianeti abbiano i requisiti per essere abitabili, essi devono orbitare attorno a stelle nella cosiddetta “zona abitabile“, ossia in quella regione dello spazio interplanetario dove non fa troppo freddo o troppo caldo.

I grafici rappresentano la frazione di massa in funzione della distanza orbitale dei pianeti di tipo terrestre 90 milioni di anni dopo che la stella ospite è entrata nella fase di pre-sequenza principale. a-c: le simulazioni non tengono conto dell’evoluzione di luminosità della stella e della perdita d’acqua. d-f: le simulazioni considerano l’evoluzione di luminosità della stella e la perdita d’acqua. Le zone di abitabilità nella fase di sequenza principale sono evidenziate dall’area blu. Credit: Tian & Ida 2015

In più, alcuni studi recenti sull’abitabilità planetaria suggeriscono che il rapporto acqua/terra debba essere simile a quello terrestre. In altre parole, la frazione di massa d’acqua non dovrebbe essere troppo distante da quella che caratterizza il nostro pianeta (~0.01wt%): infatti, quei pianeti che possiedono troppa acqua (> 1 wt%), detti “pianeti-oceano”, causano un clima instabile e portano all’assenza di risorse nutritive, a differenza dei pianeti poveri d’acqua come Venere, detti anche “pianeti-dune”, che diventano troppo aridi per essere abitabili. Ora, mentre le nane-G mantengono la loro luminosità quasi costante durante la fase di pre-sequenza principale, nel caso delle nane-M la luminosità decresce per più di un ordine di grandezza. Ciò vuol dire che i pianeti che hanno la giusta quantità d’acqua e si trovano alla giusta distanza dalle stelle di tipo M possono diventare troppo secchi a causa di una maggiore sovraesposizione dovuta ad una luminosità più elevata durante la fase iniziale del periodo di pre-sequenza principale, mentre i pianeti-oceano conservano la loro enorme quantità d’acqua. Gli scienziati hanno simulato la distribuzione dei pianeti attorno a stelle che hanno una massa di 0,3, 0,5 e 1,0 volte la massa del Sole. Poi è stato applicato un modello che tiene conto della perdita d’acqua e della variazione di luminosità. In conclusione, essi trovano che i pianeti di tipo terrestre con un contenuto d’acqua simile alla Terra sono 10-100 volte meno frequenti nelle nane-M rispetto alle nane-G. Dunque, questi risultati implicano che le stelle simili in termini di dimensione al Sole dovrebbero essere considerati gli obiettivi principali per la ricerca di pianeti simili alla Terra.

Tokyo Institute of Technology: The mystery of cosmic oceans and dunes - Earth-like planets are more likely to orbit Sun-like stars rather than lower-mass stars
Nature Geoscience: Water contents of Earth-mass planets around M dwarfs
Press release: The mystery of cosmic oceans and dunes