Nell’ambito degli incontri tematici promossi da Space Renaissance International, incontriamo la Dott.ssa Luigina Ferretti, già direttrice dell’IRA-INAF e tuttora elemento di punta del medesimo Istituto.

Dalla nascita del gruppo ROUB (Radio Osservatorio Università di Bologna) all’Istituto di Radioastronomia i progetti scientifici e tecnologici sviluppati dai ricercatori di questa importante realtà sono stati numerosissimi; ciò grazie alla strettissima connessione tra ricerca radioastronomica e sviluppo tecnologico, la forte interazione con l’Università anche dopo la costituzione dell’Istituto CNR, e l’apertura dell’Istituto verso filoni di ricerca non prettamente radioastronomici.

Poniamo, quindi, alla Dott.ssa Ferretti una serie di domande per meglio comprendere la materia dell’odierno campo d’ispezione scientifica che riguarda gli esopianeti e la loro relazione con il Pianeta Terra.

D: 1) Cosa sono e come si formano gli esopianeti?

R:  Gli Esopianeti, o Pianeti Extrasolari,  sono pianeti che non appartengono al sistema solare, e cioè orbitano attorno a una stella diversa dal Sole.

Attualmente si conoscono oltre 5000 esopianeti, e un paio di migliaia di possibili candidati che dovranno essere confermati da nuove osservazioni. I primi esopianeti sono stati scoperti alla fine del secolo scorso. Oltre la metà degli esopianeti conosciuti sono stati scoperti dalla missione KEPLER (2009-2018), col “metodo del transito” che è il metodo più efficace per individuarli: osservando al telescopio la luce di una stella, questa diminuisce a intervalli regolari quando un pianeta che le orbita attorno transita di fronte alla stella. Attualmente la ricerca di esopianeti utilizza anche altri metodi, tra cui l’osservazione diretta con i più potenti telescopi attualmente disponibili, e la rivelazione di movimenti della stella dovuti all’interazione con il sistema planetario. 

Gli esopianeti si trovano generalmente attorno a stelle relativamente vecchie, mentre nelle stelle giovani è possibile rivelare i cosiddetti “dischi protoplanetari” che sono l’embrione di un sistema planetario.  Sono dischi ruotanti di gas e polvere, inizialmente molto caldi, che poi si raffreddano formando piccoli granelli di polvere, dai quali si formerà un sistema planetario in futuro.  I modelli di formazione degli esopianeti e dei sistemi planetari extrasolari sono di base gli stessi modelli che si applicano alla formazione del sistema solare, ci sono tuttavia differenze di condizioni, tempi, velocità, temperature, composizione chimica, e quindi alla  fine possono risultare sistemi planetari con differenze enormi. Dal punto di vista dell’osservazione e rivelazione, va detto che siamo limitati dalla distanza e quindi si rivelano innanzitutto gli oggetti più grandi e luminosi, e solo con strumenti più sensibili e raffinati si possono trovare gli oggetti più piccoli.  

D: 2) Gli esopianeti sono abitabili rispetto alla loro atmosfera? Che tipo di atmosfera troviamo negli esopianeti?

R: Gli esopianeti possono, nel futuro, diventare una nuova “casa” dell’umanità, se si trovano nella cosiddetta “fascia di abitabilità”, ossia a una distanza dalla loro stella che permetta di avere in superficie l’elemento che oggi riteniamo fondamentale per la vita: l’acqua liquida. Se infatti il pianeta è troppo vicino al suo Sole diventa bollente e l’acqua evapora, se è troppo lontano è ghiacciato.

Altri fattori da considerare sono la temperatura interna del pianeta (alcuni esopianeti hanno temperature di oltre mille gradi) e l’interazione del pianeta col sistema planetario e con la sua stella, cioè ad esempio l’esistenza di un ciclo notte/giorno simile al nostro e condizioni relativamente stabili nel corso del tempo (cioè la vita deve essere possibile per un lungo periodo). Infine, è cruciale la massa del pianeta, che dev’essere sufficientemente grande da far sì che i gas residui dopo la formazione del pianeta non si disperdano, ma restino legati per effetto della gravità formando un’atmosfera dove hanno luogo processi di termodinamica e chimica fondamentali per la vita. 

Ad esempio l’atmosfera terrestre garantisce il ciclo dell’acqua di evaporazione, condensazione e precipitazione, la fotosintesi, e inoltre protegge la terra dall’attività solare: succede la stessa cosa negli esopianeti? Gli esopianeti hanno spesso atmosfere con composizione complessa ed esotica, altri hanno atmosfere troppo acide o troppo ricche di vapor acqueo. 

È da notare che la parte respirabile dell’atmosfera terrestre è uno strato molto sottile, che gli strati superiori sono molto diversi, e che l’atmosfera terrestre è globalmente cambiata nel corso del tempo. Quindi al momento attuale è importante studiare gli esopianeti per rivelare la presenza di atmosfera e cercare firme di attività biologica (cosiddette “biosignatures”), come ad esempio molecole di anidride carbonica, metano e vapor acqueo, che sono ingredienti della chimica base che si può conciliare con la possibilità di vita. Questo sarà un primo passo per identificare, tra gli esopianeti localizzati nella fascia abitabile, quelli potenzialmenti adatti alla vita.

D: 3) Che tipo di relazione c’è tra la terra e gli esopianeti? 

R: Gli esopianeti possono essere fatti di gas (come i nostri Giove o Saturno) o di roccia e metalli (come la Terra).   Tra i giganti gassosi sono stati rivelati i Gioviani caldi, tra i primi tipi di pianeti osservati: giganti gassosi che orbitano così vicino alle loro stelle che le loro temperature raggiungono le migliaia di gradi. Questi tipi di pianeti non esistono nel sistema solare e probabilmente sono destinati a fondersi con la loro stella.

I pianeti rocciosi sono spesso molto più grandi e massicci della Terra: vengono chiamati Super-Terre e possono possedere atmosfere. I pianeti terrestri sono delle dimensioni della Terra o più piccoli, composti da roccia, silicato, acqua e carbonio. Ulteriori indagini determineranno se alcuni di essi possiedono atmosfere, oceani o altri segni di abitabilità e dunque essere i candidati per la vita extraterrestre.  

Tra tutti gli esopianeti conosciuti, quelli potenzialmente adatti alla vita sono solo poche decine. Infatti, pure in quelli alla “giusta distanza” dalla stella non è detto che ci sia acqua. E anche se c’è, non è sicuro che quel pianeta sia abitabile: la sua stella potrebbe rendere impossibile la vita emettendo enormi quantità di raggi UV (quelli che provocano le ustioni solari) e i raggi X ( quelli che, in dosi piccolissime, permettono di fare le radiografie). C’è ancora molto da indagare prima di trovare un pianeta davvero simile al nostro. 

Inviare delle sonde a esplorare questi mondi per ora non è fattibile: per raggiungere il più vicino, Proxima Centauri b, con le migliori tecnologie che possediamo oggi, ci vorrebbero oltre 17000 anni. L’unica possibilità concreta è dunque investigare dalla Terra, utilizzando gli strumenti più sensibili disponibili.

4 aprile 2023

Miriam Viscomi