Le conseguenze della composizione di una stella sull'abitabilità dei suoi pianeti

Una nuova analisi della struttura interna di alcuni pianeti extrasolari ha permesso a un gruppo di astronomi di esplorare gli effetti della composizione stellare sulla potenziale abitabilità di questi mondi alieni.

"Il nostro studio unisce nuove osservazioni delle stelle e nuovi modelli della struttura interna degli esopianeti," spiega Johanna Teske del Carnegie. "Vogliamo comprendere più a fondo la diversità delle composizioni e delle strutture degli esopianeti rocciosi - quali di essi hanno placche tettoniche o campi magnetici?"

Usando lo spettrografo APOGEE dello Sloan Foundation Telescope, gli astronomi hanno osservato quasi 200 mila stelle nella regione del vicino infrarosso, alla ricerca delle impronte spettrali di varie specie chimiche presenti nelle atmosfere delle stelle. Alcune delle stelle analizzate coincidono con la popolazione studiata dal telescopio spaziale Kepler. Una novantina di esse, tra cui Kepler-102 e Kepler-407, ospitano uno o più pianeti rocciosi.

Kepler-102 è una stella poco più luminosa del Sole circondata da almeno cinque pianeti; Kepler-407, invece, ha una massa quasi identica a quella del nostro Sole e vanta due esopianeti, uno dei quali è caratterizzato da una massa pari a meno di tre Terre.

"Guardando questi due sistemi planetari in particolare, abbiamo determinato che Kepler-102 è simile al Sole in termini di composizione, mentre Kepler-407 è molto più ricca in silicio," prosegue Teske. Per esplorare le possibili conseguenze di queste differenze compositive, gli astronomi hanno cercato di ricostruire i meccanismi che hanno portato alla formazione dei due sistemi planetari.

"Abbiamo preso le composizioni stellari determinate da APOGEE e abbiamo cercato di capire come gli elementi presenti possano essersi aggregati a formare pianeti," spiega Cayman Unterborn dell'Arizona State University. "Abbiamo scoperto che il pianeta intorno a Kepler-407 è probabilmente ricco di granato. Il pianeta di Kepler-102, invece, è probabilmente ricco di olivina, come la Terra."

Queste differenze potrebbero avere vaste implicazioni sulla potenziale abitabilità dei due mondi alieni. Il granato, ad esempio, è un minerale molto più rigido dell'olivina; risulta abbastanza improbabile, dunque, che il pianeta di Kepler-407 possa avere un'importante attività di natura tettonica.

"Per poter essere in grado di sostenere attività tettoniche lungo scale temporali geologiche, un pianeta deve avere la giusta composizione minerale," prosegue Unterborn.

Gli scienziati sospettano che le attività tettoniche della Terra siano state fondamentali per la comparsa della vita sul nostro pianeta, grazie soprattutto al riciclo del materiale tra la crosta e il mantello della Terra tramite vulcani e dorsali oceaniche. Sarebbe questo continuo riciclo, infatti, a regolare la composizione della nostra atmosfera e a contribuire a rendere il nostro pianeta abitabile.

"Senza questi processi geologici, la vita sulla Terra potrebbe non aver avuto la possibilità di evolversi," spiega Wendy Panero dell'Ohio State University. Determinare la probabilità che un pianeta ospiti fenomeni di attività tettonica, dunque, potrebbe aiutare gli astronomi ad identificare i pianeti realmente abitabili. "Se stiamo cercando un ago, perché non iniziare dalla scatola da cucito?"

Il prossimo passo, ora, sarà estendere questo genere di analisi a tutte le stelle nel campo di APOGEE che ospitano pianeti piccoli. Ciò permetterebbe agli astronomi di sondare una ben più ampia varietà di composizioni e strutture planetarie più o meno simili al profilo della Terra.

"Studiando la Terra, ci siamo accorti che a renderla abitabile è l'unione di tantissimi pezzi più piccoli," conclude Teske. "Quanti altri esopianeti sono stati così fortunati?"