Impressione artistica di una nana bruna. Crediti: Nasa/Jpl, Jonathan Gagné
La maggior parte delle nubi sulla Terra sono fatte d’acqua, ma su pianeti diversi dal nostro la loro composizione chimica è molto variegata. L’atmosfera superiore di Giove, ad esempio, è ricoperta da nubi di ammoniaca e idrosolfuro di ammonio. Quella di Marte è costituita da uno spesso strato di nubi di anidride carbonica.
Spostandoci oltre i confini del Sistema solare, la composizione di queste nubi può essere perfino più “esotica”. Nell’atmosfera superiore delle nane brune – corpi celesti con masse al confine fra stelle e pianeti giganti gassosi – un team di ricercatori, utilizzando i dati di archivio dell’ormai pensionato telescopio spaziale Spitzer della Nasa, ha recentemente scoperto l’esistenza di nubi di silicati, la famiglia di minerali che si trova nella sabbia e in molte rocce e che costituisce oltre il 90 per cento della crosta terrestre.
«Studiare le atmosfere delle nane brune e dei pianeti in cui possono formarsi nubi di silicati può aiutarci a capire cosa dovremmo vedere nell’atmosfera di un pianeta simile alla Terra per dimensioni e temperatura», spiega Stanimir Metchev, docente alla Western University Ontario, Canada, e coautore dello studio pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society che riporta i dettagli della scoperta.
La ricetta per formare questo tipo di nubi nell’atmosfera è sempre la stessa, sottolineano i ricercatori. Per prima cosa, gli ingredienti chiave vengono riscaldati finché non diventano vapore. Nelle giuste condizioni, questi ingredienti – che possono essere acqua, ammoniaca, sale, zolfo o, come in questo caso, silicati – vengono raffreddati quel tanto che basta perché avvenga la condensazione. A questo punto, le nubi sono servite. Naturalmente, aggiungono i ricercatori, la roccia vaporizza a una temperatura molto più alta dell’acqua, quindi le nubi di silicati sono visibili solo su mondi caldi, come le nane brune oggetto di questo studio e alcuni pianeti al di fuori del Sistema solare.
Nello studio, gli astronomi hanno passato al setaccio 113 spettri di altrettante nane brune ottenuti dallo Spitzer Infrared Spectrograph durante i primi sei anni della missione. Hanno quindi raggruppato i dati in base alle temperature corrispondenti al tipo spettrale della nana bruna osservata.
Nelle atmosfere delle nane brune si possono osservare nubi di silicati, ma solo quando la nana bruna è più fredda di circa 3.100 gradi Fahrenheit (circa 1.700 gradi Celsius) e più calda di 1.900 F (1.000 gradi Celsius). A temperature superiori, le nuvole si vaporizzano; a temperature inferiori, si trasformano in pioggia o sprofondano più in basso nell’atmosfera. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech
Tutte le nane brune rientravano nell’intervallo di temperatura previsto per la formazione di nubi di silicati: tra circa 1.000 e 1.700 gradi Celsius. A temperature maggiori dell’estremo superiore dell’intervallo, i silicati rimarrebbero sotto forma di vapore. Al di sotto dell’estremo inferiore le nubi formate da questo minerale si trasformeranno invece in pioggia, spostandosi più in basso nell’atmosfera, dove la temperatura è più alta.
«Abbiamo dovuto scavare nei dati di archivio di Spitzer per trovare le nane brune dove c’era qualche indicazione della presenza di nubi di silicati, e non sapevamo davvero cosa avremmo trovato», dice Genaro Suárez, ricercatore post-doc presso alla Western University Ontario e primo autore dello studio. «Siamo rimasti molto sorpresi di quanto fosse forte la conclusione una volta che avevamo in mano i dati giusti da analizzare».
Gli scienziati stanno trovando un ventaglio sempre più vario di ambienti planetari. Ad esempio, hanno scoperto pianeti con un lato perennemente rivolto verso la loro stella e l’altro permanentemente in ombra; mondi in cui potrebbero essere visibili nubi di diversa composizione, a seconda del lato che si osserva. Studiare le atmosfere di questi pianeti è importante, ma per farlo, concludono i ricercatori, gli astronomi dovranno prima comprendere i meccanismi comuni che modellano queste atmosfere.
Per saperne di più:
- Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “Ultracool dwarfs observed with the Spitzer infrared spectrograph – II. Emergence and sedimentation of silicate clouds in L dwarfs, and analysis of the full M5–T9 field dwarf spectroscopic sample” di Genaro Suárez e