I «gemelli» della Terra potrebbero non essere così tanto simili al nostro pianeta

Il nostro sistema planetario e quello di 55Cnc: i pianeti terrestri di quest'ultimo potrebbero avere una composizione chimica ben diversa dal nostro pianeta (© immagine NASA).

'Gemelli completamente diversi': potrebbero essere definiti così i pianeti simili alla nostra Terra, o almeno secondo uno studio condotto da un gruppo internazionale di astronomi guidato dallo IAC – Instituto de Astrofisica de Canarias – che afferma che gli esopianeti potenzialmente abitabili potrebbero essere molto diversi dal nostro, a livello chimico.
Gli studi sulle proprietà della fotosfera delle stelle possono rivelarsi indispensabili per capire come i protopianeti si formano e si evolvono all'interno delle loro nubi protoplanetarie, e per determinare quali di queste ultime possano effettivamente sviluppare un sistema planetario proprio. Naturalmente, capendo queste fasi della gioventù dei pianeti come il nostro, possiamo determinare la struttura e la composizione sia atmosferica sia interna degli esopianeti.

Le teorie più accreditate prevedono che i rapporti chimici carbonio–ossigeno (C/O) e magnesio–silicio (Mg/Si) siano alla base della comprensione della mineralogia e della composizione chimica degli esopianeti terrestri. La prima combinazione amministra la distribuzione del silicio per quanto riguarda i carburi e gli ossidi, mentre quella Mg/Si è utile per ricavare dati sulla mineralogia dei silicati.

Nel 2010 furono sviluppati i primi modelli computerizzati sulla formazione degli esopianeti, e la loro composizione chimica poteva essere inserita fin dall'inizio. Ci si accorse così che i pianeti terrestri si sviluppavano in ogni simulazione, suggerendo che potevano essere ben diversi tra di loro a livello chimico. Quest'affermazione non è da poco, perché potrebbe modificare completamente le biosfere e le forme di vita da un esopianeta all'altro.

Sempre nel 2010, Delgado Mena et al. condussero la prima analisi della presenza di C, O, Mg e Si in ben 331 stelle diverse, di cui oltre il 18% (circa 61 astri) dotate di un sistema planetario. Le percentuali riscontrate furono ben diverse da quelle del nostro Sole, e molte stelle provviste di pianeti avevano un rapporto Mg/Si inferiore a 1, favorendo la presenza di elementi come il MgSiO3 (silicato di magnesio). Tali proprietà renderebbero i processi geologici (placche tettoniche, fenomeni di vulcanismo) e la composizione atmosferica di questi esopianeti completamente diversi dai nostri.

«Potrebbero esserci miliardi di pianeti simili alla Terra nell'Universo, ma la maggior parte di essi avrebbero una struttura interna e atmosferica completamente diversa» ha commentato Garik Israelian. «Formare pianeti in ambienti chimicamente non solari (che sono molto comuni nell'Universo) potrebbe portare alla nascita di mondi molto strani, completamente diversi dalla Terra».

Secondo gli ultimi modelli numerici, gli esopianeti con un rapporto Mg/Si inferiore a 1 avrebbero scarsissime percentuali di magnesio rispetto a quelle terrestri, e sarebbero dunque formati da minerali come i feldspati o i pirosseni.

«Le variazioni nei rapporti C/O e Mg/Si delle stelle che ospitano sistemi planetari implicano che vi è un'ampia varietà di composizioni chimiche degli esopianeti terrestri, che vanno da quelli simili alla Terra a quelli dominati da C, come le fasi della grafite e dei carburi» spiega Delgado Mena. Lo studio eseguito da Mena et al. due anni fa è stato il punto di partenza delle nuove analisi.

Le nuove simulazioni si sono basate sul fatto che i protopianeti conservano la composizione chimica della zona in cui si sono formati. Per i pianeti distanti solamente 0.5 unità astronomiche dalla propria stella, elementi refrattari come Al e Ca comporrebbero circa il 47% della massa totale del pianeta. Man mano che ci allontaniamo dalla stella, la presenza di questi elementi si fa sempre più rara. Uno dei sistemi planetari analizzati, 55 Cnc, ha un rapporto C/O di ben 1.12, mentre quello delle stelle HD17051 e HD19994 è pari a meno di 0.8. Tutti i pianeti analizzati nello studio hanno una composizione in cui prevalgono O, Fe, Mg e Si.

«Stiamo lavorando duramente per abbassare il numero di errori di misurazione e rendere i risultati dei modelli teorici e delle simulazioni numeriche più affidabili» ha commentato Gonzàlez Hernàndez. «C'è ancora molto lavoro da fare».

Fonti

IAC via AlphaGalileo Foundation

Science Daily

The Astrophysical Journal Letters