Nuove mappe di un mondo alieno ricoperto da mari di lava

Un gruppo di astronomi è riuscito a mappare con straordinaria precisione la superficie di un mondo alieno, rivelando due metà molto diverse tra loro - una completamente fusa, e l'altra completamente solida.

L'andamento della luminosità del pianeta. Credits: NASA/JPL-Caltech/University of Cambridge

Il pianeta, 55 Cancri e, è circa due volte più grande e otto volte più massiccio del nostro - da qui la classificazione all'interno della famiglia delle super-Terre - e completa una rivoluzione attorno alla propria stella in appena 18 ore. Inoltre, gli scienziati hanno determinato che il pianeta è in rotazione sincrona con la propria stella, ovvero le rivolge sempre lo stesso volto. Secondo la ricostruzione degli scienziati, le due metà del pianeta - quella esposta alla luce della stella e quella perennemente in ombra - sono molto diverse tra loro. La faccia in costante illuminazione è riscaldata fino a 2430 gradi centigradi, provocando la completa scomparsa dell'atmosfera. Al contrario, sull'altra faccia le temperature precipitano fino a 1030 gradi.

I dati sono stati raccolti dal telescopio spaziale Spitzer della NASA, che ha spiato 55 Cancri e nella porzione infrarossa dello spettro elettromagnetico, riuscendo a rilevare dei cambiamenti nelle condizioni superficiali lungo un'orbita completa del pianeta. Secondo gli scienziati, si tratta della prima volta che questa tecnica è stata applicata a un pianeta roccioso così piccolo. Il pianeta dista circa 40 anni luce dalla Terra.

L'ostacolo principale che gli scienziati hanno dovuto affrontare sono state proprio le ridotte dimensioni del pianeta: nonostante sia ben più vasto del nostro, rimane un minuscolo granello di luce se confrontato con la propria stella.

"Non abbiamo ancora trovato un altro pianeta così piccolo e così vicino alla propria stella e al nostro pianeta, quindi 55 Cancri e offre numerose possibilità," spiega Brice-Olivier Demory dell'Università di Cambridge. "Non sappiamo ancora di cosa esattamente questo pianeta sia fatto - è un vero mistero. Questi risultati aggiungono un tassello al puzzle, ma l'esatta natura di questo pianeta non è ancora del tutto compresa."

Nel corso degli anni, vari studi erano giunti a conclusioni diametralmente opposte tra loro: prima si pensava che 55 Cancri e fosse un mondo ricoperto da oceani, poi che fosse costituito da diamanti, e infine che fosse avvolto da lava.

"Siamo entrati in una nuova era di studi atmosferici dei pianeti rocciosi," spiega Nikku Madhusudhan dell'Istituto di Astronomia di Cambridge. "È incredibile come siamo ora in grado di misurare la distribuzione termica globale sulla superficie di un esopianeta roccioso."

Gli scienziati sospettano che la metà illuminata di 55 Cancri e sia quasi completamente fusa, mentre la metà opposta sia solida. Secondo i modelli costruiti dagli scienziati, il trasferimento di calore dalla metà illuminata a quella in ombra non è particolarmente efficiente. Sulla Terra, la circolazione del calore è in buona parte operata dall'atmosfera, che mantiene la temperatura costantemente all'interno di un dato intervallo lungo tutta la superficie terrestre. Tuttavia, su 55 Cancri e ciò non sta avvenendo, il che suggerisce che il pianeta non abbia più un'atmosfera o che essa sia stata almeno parzialmente spazzata via dalla forte irradiazione della stella.

"Sul lato illuminato, la temperatura è di circa 2500 gradi centigradi, mentre sul lato in ombra è di 1100 gradi - è una differenza enorme," prosegue Demory. "Crediamo che ci possa ancora essere un'atmosfera al di sopra della metà in ombra, ma la temperature sul lato illuminato sono così estreme che l'atmosfera potrebbe essere evaporata via del tutto. Ciò vorrebbe dire che il calore non viene trasferito in maniera efficiente, oppure che non viene proprio trasferito."

Un altro scenario plausibile in grado di spiegare questa enorme differenza termica è che il calore sia trasportato dalla lava fusa lungo la faccia illuminata; tuttavia, la lava che costella la faccia in ombra sarebbe perlopiù solida e rigida, impedendo il trasferimento di calore.

"La metà illuminata potrebbe avere fiumi di lava e grandi bacini di magma bollente," spiega Michael Gillon dell'Università di Liegi, "mentre la metà in ombra avrebbe flussi di lava solidificata come quelli nelle Hawaii."

Il potente occhio di Spitzer ha inoltre rivelato che il punto più caldo su 55 Cancri e si è leggermente spostato rispetto alle previsioni degli scienziati. Questo spostamento potrebbe essere indicativo della presenza di un sistema di circolazione del calore sul lato illuminato, oppure della presenza di strutture superficiali quali flussi di lava.

Il mistero più grande rimane però cosa renda il pianeta così caldo. Se si considera solamente il calore dovuto alla vicinanza alla propria stella, infatti, le temperature sulla superficie di 55 Cancri e risulterebbero ben inferiori rispetto a quelle osservate. Gli astronomi stanno ancora investigando sulle possibili fonti di questo eccesso di calore.

Nel corso degli anni, gli ingegneri della NASA hanno riadattato l'occhio di Spitzer per lo studio degli esopianeti. Questo lento processo è stato consentito da dettagliate analisi degli strumenti del telescopio, e in particolare dall'individuazione di un singolo pixel all'interno del rilevatore del telescopio che risulta essere particolarmente adattato per fotografare pianeti lontani.

"Comprendere le caratteristiche dello strumento e usare nuove tecniche di calibrazione per una piccola regione di un singolo pixel ci ha permesso di ottenere ogni dato possibile da un rilevatore che non era stato progettato per questo tipo di osservazioni ad alta precisione," spiega Jessica Krick del Caltech.

Studi come questo ci permetteranno inoltre di ridefinire e far luce sui meccanismi che portano alla potenziale abitabilità di un pianeta. "Il problema è che non c'è un consenso generale sulla posizione delle zone abitabili," aggiunge Demory. "Ad esempio, alcuni studi considerano Marte e Venere come all'interno della zona abitabile, ma la vita come la conosciamo non è possibile su nessuno di quei due mondi. Comprendere le proprietà della superficie e del clima di questi altri mondi ci permetterà di inserire il clima e l'abitabilità della Terra nel giusto contesto."