Una nuova tecnica potrebbe misurare la pressione atmosferica di un pianeta extrasolare, un indicatore di abitabilità
Misurare la pressione atmosferica di un esopianeta distante può sembrare un compito arduo, ma gli astronomi dell'Università di Washington hanno ora sviluppato una nuova tecnica per farlo.
Quando le scoperte di esopianeti hanno iniziato ad arrivare, gli astronomi hanno posto l'accento sulla ricerca di pianeti all'interno della zona abitabile, la fascia attorno a una stella dove l'acqua non si congela né bolle. Ma caratterizzare l'ambiente e l'abitabilità di un esopianeta non dipende solo dalla temperatura superficiale del pianeta.
La pressione atmosferica è altrettanto importante per valutare se la superficie di un esopianeta può contenere o meno acqua liquida. Chiunque abbia familiarità con il campeggio in alta quota dovrebbe avere una buona comprensione di come la pressione influisce sul punto di ebollizione dell'acqua.
Il metodo sviluppato da Amit Misra, un dottorando, prevede l'isolamento di 'dimeri' - coppie di molecole legate che tendono a formarsi ad alte pressioni e densità nell'atmosfera di un pianeta - da non confondere con i 'monomeri', che sono semplicemente fluttuanti molecole. Sebbene esistano molti tipi di dimeri, il team di ricerca si è concentrato esclusivamente sulle molecole di ossigeno, che sono temporaneamente legate l'una all'altra attraverso il legame idrogeno.
Possiamo rilevare indirettamente dimeri nell'atmosfera di un esopianeta quando l'esopianeta transita di fronte alla sua stella ospite. Quando la luce della stella passa attraverso uno strato sottile dell'atmosfera del pianeta, i dimeri ne assorbono determinate lunghezze d'onda. Una volta che la luce stellare raggiunge la Terra, viene impressa con le impronte chimiche dei dimeri.
I dimeri assorbono la luce secondo uno schema caratteristico, che in genere ha quattro picchi dovuti al movimento rotatorio delle molecole. Ma la quantità di assorbimento può cambiare a seconda della pressione atmosferica e della densità. Questa differenza è molto più pronunciata nei dimeri che nei monomeri, consentendo agli astronomi di ottenere ulteriori informazioni sulla pressione atmosferica in base al rapporto di queste due firme.
Mentre i dimeri d'acqua sono stati rilevati nell'atmosfera terrestre già l'anno scorso, i potenti telescopi che presto entreranno in funzione potrebbero consentire agli astronomi di utilizzare questo metodo per osservare esopianeti distanti. Il team ha analizzato la probabilità di utilizzare il telescopio spaziale James Webb per effettuare tale rilevamento e l'ha trovato impegnativo ma possibile.
Rilevare i dimeri nell'atmosfera di un esopianeta non solo ci aiuterebbe a valutare la pressione atmosferica, e quindi lo stato dell'acqua in superficie, ma anche altri marcatori di biofirma. L'ossigeno è direttamente legato alla fotosintesi e molto probabilmente non sarà abbondante nell'atmosfera di un esopianeta a meno che non sia prodotto regolarmente da alghe o altre piante.
'Quindi se troviamo un buon pianeta bersaglio e tu potessi rilevare queste molecole dimere - cosa che potrebbe essere possibile entro i prossimi 10-15 anni - questo non solo ti direbbe qualcosa sulla pressione, ma in realtà ti direbbe che c'è vita su quel pianeta ', ha detto Misra in un comunicato stampa.
Il documento è stato pubblicato nel numero di febbraio di Astrobiology ed è disponibile per il download qui.