Rappresentazione artistica della superficie del pianeta Proxima b in orbita attorno alla nana rossa Proxima Centauri, la stella più vicina al Sistema solare. In alto a destra rispetto a quest’ultima, s’intravede anche la stella doppia Alpha Centauri AB. Crediti: Eso/M. Kornmesser
A solo quattro anni luce di distanza, Proxima Centauri b (o Proxima b) è il pianeta extrasolare più vicino conosciuto, ma del quale non abbiamo alcuna indicazione riguardo alla presenza di un’atmosfera, né tantomeno sulla sua composizione.
La massa e la distanza dell’esopianeta dalla stella madre sono stati infatti recentemente dedotti grazie al metodo delle velocità radiali, risultando di massa poco superiore alla Terra e orbitante all’interno della cosiddetta zona abitabile, ovvero la distanza dalla stella ospite per cui può esistere acqua allo stato liquido sulla superficie del pianeta.
Un nuovo studio statunitense ha cercato di simulare cosa succederebbe se la Terra orbitasse attorno alla stella nana rossa Proxima Centauri alla stessa distanza a cui si trova il pianeta Proxima b, stimata in circa 7.5 milioni di km, ovvero solo il 5 per cento della distanza fra la Terra e il Sole. I risultati, recentemente pubblicati su Astrophysical Journal Letters, non sono molto incoraggianti: in tali condizioni di intensa radiazione stellare, ritenuta 400 volte più intensa rispetto a quella che normalmente investe la Terra, l’atmosfera terrestre resisterebbe molto poco.
«Abbiamo deciso di prendere a campione il solo e unico pianeta abitabile che conosciamo finora, la Terra, e metterlo al posto di Proxima b», spiega Katherine Garcia-Sage, del Goddard Space Flight Center della Nasa, prima autrice del nuovo studio.
Alla distanza orbitale a cui si trova, l’esopianeta Proxima b non riuscirebbe probabilmente a conservare un’atmosfera simile a quella terrestre. Crediti: Nasa’s Goddard Space Flight Center/Mary Pat Hrybyk-Keith
Un’attiva nana rossa come Proxima Centauri spazza via l’atmosfera di un vicino pianeta quando la radiazione ultravioletta ad alta energia ionizza il gas atmosferico, producendo un’ondata di particelle elettricamente cariche. In questo processo, gli elettroni accelerati guadagnano abbastanza energia da potere facilmente sfuggire alla gravità del pianeta e lanciarsi fuori dall’atmosfera.
Siccome cariche opposte si attraggono, mano a mano che cresce il numero di elettroni caricati negativamente che abbandonano l’atmosfera, determinando un crescente differenziale di carica, sempre più ioni positivi saranno attirati nello spazio assieme agli elettroni.
In questa animazione, la radiazione estrema ultravioletta proveniente da una vicina stella rossa causa la fuga di ioni dall’atmosfera di un esopianeta. Crediti: Nasa’s Goddard Space Flight Center
I flussi di radiazione ultravioletta estrema che investono Proxima b generano energia sufficiente per strappare via dall’atmosfera non solo le molecole più leggere, come l’idrogeno, ma anche elementi più pesanti come ossigeno e azoto. I ricercatori hanno calcolato che il processo di sequestro dell’atmosfera causato dalla radiazione stellare sarebbe 10mila volte più veloce di quello che subisce attualmente la Terra.
Per comprendere tutti gli elementi di variabilità del processo, gli scienziati hanno esaminato altri due fattori che esacerbano la perdita atmosferica. In primo luogo, hanno considerato la temperatura della parte neutra di atmosfera, chiamato termosfera, trovando che più si riscalda la termosfera, più la fuga atmosferica s’incrementa. Poi hanno valutato anche la dimensione della regione sulla quale si verifica il processo di fuga atmosferica, la calotta polare. I pianeti sono infatti più sensibili agli effetti magnetici in prossimità dei loro poli magnetici, dove l’apertura delle linee di campo magnetico può determinare il formarsi di un ampio varco che fornisce un percorso di sola andata nello spazio alle particelle atmosferiche.
Le simulazioni hanno determinato che ai valori più alti ipotizzabili di temperatura della termosfera e con il campo magnetico completamente aperto, Proxima b potrebbe perdere una massa pari alla totalità dell’atmosfera terrestre in soli 100 milioni di anni; mentre con temperature più basse e un campo magnetico chiuso, perderebbe la stessa quantità di massa atmosferica in un tempo molto più lungo, oltre 2 miliardi di anni.
La ricetta per produrre la vita come la conosciamo prevede non solo i giusti ingredienti, ma anche opportune condizioni di “cottura”, come la presenza di un’atmosfera. Crediti: NASA’s Goddard Space Flight Center/Mary Pat Hrybyk-Keith
Stelle nane rosse come Proxima Centauri o Trappist-1 rappresentano il bersaglio preferito dei cacciatori di esopianeti, in quanto, oltre ad essere le più comuni nella galassia, sono meno luminose, rendendo più facili le osservazioni. Tuttavia, proprio perché sono meno calde e più piccole di una stella come il Sole, la fascia abitabile si trova ad essere molto vicina alla stella madre.
A meno che la perdita atmosferica sia neutralizzata da qualche altro processo, come una massiccia attività vulcanica o un forte bombardamento cometario, il nuovo studio indica che tale prossimità non è un buon viatico per la sopravvivenza di un’atmosfera planetaria e quindi, stanti le conoscenze attuali, per la sostenibilità a lungo termine di un ambiente favorevole alla vita.
Per saperne di più:
- Leggi lo studio pubblicato su Astrophysical Journal Letters “On the Magnetic Protection of the Atmosphere of Proxima Centauri b“, di K. Garcia-Sage, A. Glocer, J. J. Drake, G. Gronoff e O. Cohen