Dei sette mondi di dimensioni terrestri in orbita attorno alla stella nana rossa TRAPPIST-1, un pianeta in particolare ha attirato l’attenzione degli scienziati. Questo pianeta orbita attorno alla stella all’interno della “Goldilocks zone”, una distanza in cui la presenza di acqua sulla sua superficie è teoricamente possibile, ma solo se il pianeta ha un’atmosfera. E dove c’è acqua, potrebbe esserci vita. Due recenti articoli scientifici descrivono in dettaglio le osservazioni iniziali del sistema TRAPPIST-1 ottenute da un gruppo di ricerca utilizzando il telescopio spaziale James Webb della NASA, pubblicate su The Astrophysical Journal Letters. In queste pubblicazioni, gli autori, tra cui Sukrit Ranjan del Lunar and Planetary Laboratory dell’Università dell’Arizona, presentano un’analisi attenta dei risultati finora ottenuti e propongono diversi potenziali scenari per l’atmosfera e la superficie del pianeta.
Sebbene questi rapporti siano intriganti e mostrino progressi nella caratterizzazione del più vicino esopianeta potenzialmente simile alla Terra, Ranjan invita alla cautela in un terzo articolo, anch’esso pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, sostenendo che sono necessari studi più rigorosi per determinare se TRAPPIST-1e abbia un’atmosfera e se i primi indizi di metano rilevati da James Webb siano effettivamente segni di un’atmosfera o abbiano origine dalla sua stella ospite.
Il sistema TRAPPIST, così chiamato dal nome della survey che lo ha scoperto – “Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope project” – si trova a circa 39 anni luce dalla Terra. Assomiglia a una versione in miniatura del nostro Sistema Solare. La stella e tutti i suoi pianeti si troverebbero comodamente all’interno dell’orbita del pianeta Mercurio. Un “anno” per un qualsiasi pianeta TRAPPIST dura pochi giorni secondo gli standard terrestri.
Gli studi
“La tesi di base per TRAPPIST-1e è questa: se ha un’atmosfera, è abitabile“, ha affermato Ranjan, professore associato presso la LPL. “Ma al momento, la domanda di primo ordine deve essere: ‘Esiste davvero un’atmosfera?’”.
Per rispondere a questa domanda, i ricercatori hanno puntato il potente spettrografo nel vicino infrarosso (NIRSpec) del telescopio spaziale verso il sistema TRAPPIST mentre il pianeta TRAPPIST-1e transitava davanti alla sua stella ospite. Durante un transito, la luce stellare filtra attraverso l’atmosfera del pianeta – se presente – e viene parzialmente assorbita, consentendo agli astronomi di dedurre quali sostanze chimiche possa contenere. Con ogni ulteriore transito, il contenuto atmosferico diventa più chiaro man mano che vengono raccolti più dati.
I quattro transiti di TRAPPIST-1e studiati dal team hanno rivelato tracce di metano. Tuttavia, poiché la stella di TRAPPIST-1e è una cosiddetta nana M, circa un decimo delle dimensioni del nostro Sole e solo leggermente più grande di Giove, le sue proprietà uniche richiedono particolare cautela nell’interpretazione dei dati, ha affermato Ranjan.
“Mentre il Sole è una stella nana gialla brillante, TRAPPIST-1 è una nana rossa ultrafredda, il che significa che è significativamente più piccola, più fredda e meno luminosa del nostro Sole“, ha spiegato. “Abbastanza fredda, infatti, da consentire la presenza di molecole di gas nella sua atmosfera. Abbiamo segnalato tracce di metano, ma la domanda è: ‘il metano è attribuibile alle molecole presenti nell’atmosfera del pianeta o nella stella ospite?’“.
Per rispondere a questa domanda, Ranjan e colleghi hanno simulato scenari in cui TRAPPIST-1e potrebbe avere un’atmosfera ricca di metano e hanno valutato la probabilità per ciascuno di essi. Nello scenario più probabile tra quelli testati, il pianeta assomigliava a Titano, la luna di Saturno ricca di metano. Tuttavia, il lavoro ha dimostrato che anche questo scenario era molto improbabile.
“Sulla base del nostro lavoro più recente, suggeriamo che il sospetto di un’atmosfera precedentemente segnalato sia più probabilmente dovuto a ‘rumore’ proveniente dalla stella ospite“, ha detto Ranjan. “Tuttavia, questo non significa che TRAPPIST-1e non abbia un’atmosfera: abbiamo solo bisogno di più dati”.
Ranjan ha sottolineato che, sebbene James Webb stia rivoluzionando la scienza degli esopianeti, il telescopio non era stato originariamente progettato per studiare piccoli esopianeti simili alla Terra. “È stato progettato molto prima che sapessimo dell’esistenza di tali mondi, e siamo fortunati che possa studiarli”, ha affermato. “Esistono solo una manciata di pianeti di dimensioni terrestri per i quali potrebbe potenzialmente misurare in modo dettagliato la composizione dell’atmosfera“.
La missione Pandora
Nuove risposte potrebbero arrivare dalla missione Pandora della NASA, attualmente in fase di sviluppo e il cui lancio è previsto per l’inizio del 2026. Guidato da Daniel Apai, professore di astronomia e scienze planetarie presso lo Steward Observatory dell’Università dell’Arizona, Pandora è un piccolo satellite progettato per caratterizzare le atmosfere degli esopianeti e le loro stelle ospiti. Pandora monitorerà le stelle con pianeti potenzialmente abitabili prima, durante e dopo il loro transito davanti alle loro stelle ospiti.
Inoltre, i ricercatori sperano che un ciclo di osservazioni più ampio e continuo e nuove tecniche analitiche possano finalmente far pendere la bilancia in un modo o nell’altro. Attualmente, la collaborazione si sta concentrando su una tecnica nota come doppio transito: osservando la stella quando sia TRAPPIST-1e che TRAPPIST-1b, il pianeta più interno e privo di atmosfera del sistema, passano contemporaneamente davanti alla loro stella.
“Queste osservazioni ci permetteranno di distinguere ciò che sta facendo la stella da ciò che sta accadendo nell’atmosfera del pianeta, se mai ne avesse una“, ha detto Ranjan.
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