La modellistica climatica 3D potrebbe mettere a punto la ricerca di segni lontani di vita aliena

Gli astronomi hanno identificato migliaia di stelle che hanno pianeti e quel numero potrebbe espandersi ancora più velocemente quando le ondate di telescopi di prossima generazione entrano online.
Ma dove sono i posti migliori in cui cercare la vita? Uno studio recentemente pubblicato si concentra sulla categoria più abbondante di stelle nella nostra galassia della Via Lattea – le stelle M-nane, note anche come nane rosse – e offre buone e cattive notizie agli astrobiologi.
La buona notizia è che la modellizzazione climatica 3-D della chimica atmosferica può produrre una valutazione più completa della potenziale abitabilità di un pianeta.
A livello base, la zona abitabile di un sistema planetario è definita come la regione a forma di ciambella che circonda una stella che riceve la giusta quantità di radiazione per mantenere l'acqua allo stato liquido, anziché farla bollire o congelare.
Gli astrobiologi iniziano con questo criterio perché sulla Terra, una qualche forma di vita può essere trovata praticamente ovunque esista acqua liquida.
Ma per le stelle aliene, e in particolare i M-nani, la situazione è più complessa.
Le nuove scoperte, che dovrebbero essere pubblicate questa settimana sull'Astrophysical Journal, supportano l'opinione secondo cui i pianeti in orbita attorno alle stelle M-nane attive sono vulnerabili alla perdita di quantità significative di acqua, a causa della vaporizzazione causata dalla radiazione ultravioletta.
Inoltre, è probabile che i pianeti con strati di ozono troppo sottili lascino passare troppa luce UV nelle loro atmosfere.
Quella radiazione darebbe un colpo mortale alla vita come la conosciamo, anche se c'è acqua liquida in superficie.
Il modello al computer descritto nel giornale Astrophysical Journal sfrutta la modellizzazione climatica 3D per reazioni chimiche in atmosfere aliene.
Tale approccio aggiunge letteralmente un'altra dimensione al processo di determinazione dell'abitabilità.
"La fotochimica tridimensionale svolge un ruolo enorme perché fornisce il riscaldamento o il raffreddamento, il che può influire sulla termodinamica e forse sulla composizione atmosferica di un sistema planetario", ha scritto l'autore principale dello studio Howard Chen, un Ph.D.
candidato alla Northwestern University, ha detto in un comunicato stampa.
"Questi tipi di modelli non sono stati affatto utilizzati nella letteratura sugli esopianeti che studiano i pianeti rocciosi perché sono così costosi dal punto di vista computazionale", ha detto Chen.
"Altri modelli fotochimici che studiano pianeti molto più grandi, come giganti gassosi e Giove caldi, mostrano già che non si può trascurare la chimica quando si studia il clima".
È probabile che le scoperte del team offuscino le speranze di trovare vita su Proxima Centauri b, il pianeta più vicino al di là del nostro sistema solare.
Proxima b è tecnicamente all'interno della zona abitabile della sua stella madre, una M-nana, ma quella stella lancia forti razzi.
Gli astronomi hanno già notato che l'ambiente di radiazione di Proxima b potrebbe essere problematico.
Lo stesso vale per TRAPPIST-1 e, un altro esopianeta nano M che in precedenza era stato giudicato potenzialmente abitabile.
Il documento appena pubblicato rafforza questa visione pessimistica.
"Non preclude necessariamente l'abitabilità su Proxima b e TRAPPIST-1e come pianeti …
ma promuove l'idea che l'ambiente di radiazione stellare per i pianeti attorno alle stelle M-nane potrebbe rendere molto difficile mantenere il vapore acqueo sui pianeti terrestri", ha dichiarato il co-autore dello studio Eric Wolf, un astronomo dell'Università del Colorado a Boulder.
Wolf è affiliato al Virtual Planetary Laboratory della NASA Astrobiology Institute, che ha sede presso l'Università di Washington.
Lui e i suoi colleghi hanno dedicato molta attenzione alle condizioni che potrebbero esistere sui pianeti attorno alle stelle M-nane, che costituiscono circa il 70% della popolazione stellare della Via Lattea.
“Questi pianeti potrebbero avere le cosiddette atmosfere secondarie, superate nel tempo continuando l'attività vulcanica.
Nota che l'atmosfera terrestre di cui godiamo oggi è un'atmosfera secondaria ", ha detto Wolf a GeekWire in una email.
"Tuttavia, i continui alti livelli di attività stellare da parte delle stelle M-nane possono rappresentare una minaccia significativa per l'abitabilità, eliminando il vapore acqueo dall'atmosfera secondaria e asciugando i pianeti a lungo termine." Non sono tutte cattive notizie, Wolf ha detto.
"Il documento di Howard ci dice anche che gli obiettivi ideali del pianeta saranno quelli che si trovano intorno alle stelle silenziose ai raggi UV, e ancora di più, le stelle sono state tranquille durante la loro vita", ha detto.
Negli anni a venire, si prevede che James Webb Space Telescope della NASA e altri osservatori di prossima generazione accelereranno il ritmo della scoperta del pianeta e consentiranno persino di analizzare le atmosfere dei pianeti alieni.
"Ci sono molte stelle e pianeti là fuori", ha detto l'autore senior dello studio, lo scienziato planetario della Northwestern University Daniel Horton.
"Il nostro studio può aiutare a limitare il numero di posti in cui dobbiamo puntare i nostri telescopi".
Autori del giornale astrofisico, intitolato "Abitabilità e osservabilità spettroscopica degli esopianeti nani M caldi valutati con un modello chimico-climatico 3D", includono Chen, Lupo e Horton e Zhuchang Zhan.