Supernove e acqua nei pianeti rocciosi

Un articolo pubblicato sulla rivista “Nature Astronomy” riporta i risultati di una serie di simulazioni al computer condotte per comprendere meglio i meccanismi di formazione dei pianeti rocciosi. Un team di ricercatori ha concluso che probabilmente esistono due tipi di sistemi planetari: quelli simili al sistema solare, i cui pianeti contengono relativamente poca acqua, e quelli in cui ci sono soprattutto i cosiddetti pianeti oceano. La differenza potrebbe essere stata causata dalla presenza di una stella massiccia nelle vicinanze che ha espulso materiali radioattivi che hanno asciugato almeno parzialmente i pianeti. Ciò avrebbe portato all’emergere di un clima temperato sulla Terra.

Secondo gli attuali modelli, i pianeti si formano all’interno di un disco protoplanetario che orbita attorno a una stella anch’essa in fase di formazione o appena formata grazie a un progressivo accrescimento a partire da gas e polveri. Una fase intermedia di questo processo è costituita dai planetesimi, grossi asteroidi composti da rocce e acqua ghiacciata. La quantità d’acqua che finisce in un pianeta roccioso dipende dalla sua vicinanza alla sua stella dato che dipende dal fatto che essa sia a temperature abbastanza basse da rimanere ghiacciata. Il problema è che un pianeta come la Terra dovrebbe aver accumulato una quantità di acqua molto maggiore di quella presente oggi perciò qualche processo deve averne fatta evaporare se non sublimare una parte che si è dispersa nello spazio.

Tim Lichtenberg, oggi all’Università di Oxford e primo autore dell’articolo, ha cominciato a lavorare sul problema per lavorare alla sua tesi di dottorato all’Istituto di Astronomia e Geofisica dell’ETH di Zurigo, in Svizzera. Assieme ad altri ricercatori di varie università, ha sviluppato modelli per simulare la formazione di pianeti a partire da planetesimi. Secondo le loro conclusioni, se i planetesimi vengono scaldati dall’interno, parte del loro contenuto d’acqua evapora e nel caso del nostro sistema solare ciò è stato causato da una supernova avvenuta nel vicinato cosmico durante la sua formazione. Elementi radioattivi che includono l’alluminio-26 sono stati iniettati nel sistema solare dal vento stellare o come materiali espulsi dall’esplosione e il loro decadimento ha scaldato i planetesimi che si sono formati.

Le simulazioni condotte hanno portato i ricercatori a concludere che esistano due tipi di sistemi stellari: quelli che hanno avuto una supernova nelle vicinanze durante la loro formazione con pianeti relativamente poveri d’acqua e quelli abbastanza lontani da stelle massicce da nascere con una scarsa quantità di elementi radioattivi come l’alluminio-26 ma con pianeti oceano coperti d’acqua. L’immagine (Thibaut Roger. Tutti i diritti riservati) mostra una rappresentazione artistica di un pianeta come la Terra e quindi formato da planetesimi contenenti alluminio-26 che li ha asciugati almeno parzialmente (sulla sinistra) e un pianeta oceano formato da planetesimi che hanno mantenuto il loro contenuto d’acqua (sulla destra).

Non tutto è stato spiegato da queste simulazioni. Ad esempio c’è bisogno di capire i rapporti tra quel tipo di disidratazione causata dal riscaldamento dei planetesimi e la formazione di pianeti giganti gassosi. Le osservazioni di quelli nel sistema solare e di esopianeti di quel tipo hanno mostrato che c’è acqua anche al loro interno, quanto conta la sua quantità?

Capire quanta acqua possa esserci su un pianeta roccioso è fondamentale per capirne l’evoluzione. L’acqua è fondamentale per lo sviluppo di forme di vita simili a quelle esistenti sulla Terra ma troppa acqua costituirebbe un grosso problema. Se il mantello terrestre fosse coperto da un grande oceano profondo, il clima sarebbe molto diverso ed esso avrebbe spessi strati di ghiaccio che impedirebbero una serie di cicli come quello del carbonio, che aiuta ad avere un clima stabile e temperato. In sostanza, nella ricerca di forme di vita simili a quelle terrestri potrebbe essere fondamentale anche capire se un sistema stellare sia nato vicino a una supernova.

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