Una vista della Terra ripresa dalla Stazione Spaziale Internazionale. Crediti: Nasa/Reid Wiseman
Due astronomi della McGill University – Evelyn Macdonald e Nicolas Cowan – hanno utilizzato oltre un decennio di osservazioni dell’atmosfera terrestre prese dal satellite canadese Scisat, per costruire lo spettro di transito della Terra.
In generale, lo spettro di transito di un pianeta (sia esso la Terra o un pianeta extrasolare) non è altro che lo spettro di emissione della stella attorno alla quale ruota il pianeta, preso nel momento in cui il pianeta transita davanti ad essa, quando presenta delle righe di assorbimento caratteristiche dell’atmosfera del pianeta che la luce della stella attraversa. Dalle righe di emissione è possibile dedurre la composizione chimica dell’atmosfera del pianeta.
Lo spettro di transito ottenuto dai due astronomi rappresenta una sorta di impronta digitale dell’atmosfera terrestre, in questo caso alla luce infrarossa, che mostra la presenza di molecole chiave nella ricerca di mondi abitabili. Lo spettro evidenzia la presenza simultanea di ozono e metano, che gli scienziati si aspettano di vedere solo quando esiste una fonte organica di questi composti sul pianeta. Tale rilevamento prende il nome di firma biologica.
«Diversi ricercatori hanno cercato di simulare lo spettro di transito terrestre, ma di fatto questo è il primo spettro di transito empirico infrarosso della Terra», afferma Cowan. «Rappresenta ciò che astronomi alieni vedrebbero se osservassero un transito della Terra».
Rappresentazione artistica di pianeti simili alla Terra. Crediti: Nasa/Esa/G. Bacon (STScI)
I risultati, pubblicati il 28 agosto sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, potrebbero aiutare gli scienziati a determinare il segnale di cui andare a caccia nella loro ricerca di esopianeti simili alla Terra.
Sviluppato dall’agenzia spaziale canadese, Scisat permette di studiare la diminuzione dello strato di ozono terrestre, studiando le particelle nell’atmosfera mentre la luce del Sole la attraversa. In generale, gli astronomi possono dire quali molecole si trovano nell’atmosfera di un pianeta osservando come la luce delle stelle cambia attraversando l’atmosfera del pianeta. Gli strumenti devono attendere che il pianeta passi – o transiti – davanti alla stella per fare questa osservazione. Con telescopi abbastanza sensibili, gli astronomi potrebbero potenzialmente identificare molecole come anidride carbonica, ossigeno o vapore acqueo, che potrebbero indicare se un pianeta è abitabile o addirittura abitato.
Dalla prima scoperta di un esopianeta negli anni ’90, gli astronomi hanno confermato l’esistenza di 4100 esopianeti. Il Santo Graal in questo campo dell’astronomia relativamente nuovo è rappresentato dal trovare pianeti che potrebbero potenzialmente ospitare la vita: una Terra 2.0.
Un sistema molto promettente che potrebbe contenere tali pianeti è il famoso Trappist-1, che sarà un obiettivo per l’imminente James Webb Space Telescope (Jwst), il cui lancio è previsto per il 2021. Macdonald e Cowan hanno ricostruito un segnale simulato di come sarebbe l’atmosfera di un pianeta simile alla Terra vista con gli occhi di questo telescopio, nato da una collaborazione tra Nasa, Agenzia spaziale canadese e Agenzia spaziale europea.
Il James Webb Space Telescope, che verrà lanciato nel 2021, studierà le atmosfere degli esopianeti e potrebbe determinare se questi pianeti sono abitabili o contengono firme biologiche. Crediti: Northrop Grumman
Il sistema Trappist-1 è situato a 40 anni luce di distanza e contiene sette pianeti, tre o quattro dei quali si trovano nella cosiddetta zona abitabile dove potrebbe esistere acqua liquida. Per gli astronomi della McGill, questo sistema potrebbe essere un posto promettente dove cercare un segnale simile alla loro impronta digitale terrestre, poiché i pianeti del sistema stanno orbitando attorno a una stella nana di tipo M. «Trappist-1 è una stella nana rossa vicina, che rende i suoi pianeti obiettivi eccellenti per la spettroscopia di transito. Questo perché la stella è molto più piccola del Sole, quindi i suoi pianeti sono relativamente facili da osservare», spiega Macdonald. «Inoltre, questi pianeti orbitano vicino alla stella, quindi transitano ogni pochi giorni. Naturalmente, anche se uno dei pianeti ospitasse la vita, non ci aspettiamo che la sua atmosfera sia identica a quella terrestre poiché la stella è parecchio diversa dal Sole».
Secondo la loro analisi, Macdonald e Cowan affermano che Jwst sarà abbastanza sensibile da rilevare l’anidride carbonica e il vapore acqueo. Se si impiegasse abbastanza tempo per osservare il pianeta, potrebbe anche essere in grado di rilevare la firma biologica di metano e ozono. Lo spettro di transito della Terra ottenuto con questo studio potrebbe essere d’aiuto in questa futura ricerca.
Per saperne di più:
- Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “An empirical infrared transit spectrum of Earth: opacity windows and biosignatures” di Evelyn J. R. Macdonald e Nicolas B. Cowan