eso14 – Kepler62f: modelli e abitabilità

modelli climatici, modelli orbitali abitabile abitabilità Nettuno
Immagine: Kepler62f, mostrato qui in una rappresentazione artistica, è lontano dalla sua stella a tal punto che la sua atmosfera avrebbe bisogno di un’alta concentrazione di anidride carbonica per assicurare che l’acqua liquida possa scorrere sulla superficie del pianeta. Credits: NASA Ames/JPL-Caltech/T. Pyle.

Molto spesso i pianeti descritti come potenzialmente abitabili risultano essere sopravvalutati: li osserviamo più a fondo nella loro composizione e nelle loro caratteristiche soltanto per scoprire che la probabilità di trovare acqua liquida sulla superficie è scarsa. Come fare scelte più precise sul tema dell’abitabilità? Una strada potrebbe essere quella di unire modelli atmosferici e orbitali, adattandoli ciascuno ai parametri conosciuti del pianeta in questione. Un nuovo studio si propone di fare proprio questo per l’interessante mondo chiamato Kepler62f.

Situato a circa 1200 anni luce di distanza dalla Terra in direzione della costellazione della Lira, Kepler62f ha un raggio del 40% più grande di quello della Terra, mettendolo così ben al di sotto della linea di demarcazione 1.6 RE (Radius Earth) che sempre più si ritiene possa indicare il confine tra i pianeti tipo Terra e quelli che assomigliano di più a Nettuno. Probabilmente qui cerchiamo un pianeta di tipo roccioso (come la Terra), orbitante intorno a una primaria di classe K, a una distanza che lo collocherebbe nelle regioni periferiche della zona abitabile (caratterizzata, di nuovo, dalla presenza di acqua liquida sulla superficie).

Il nuovo studio su questo pianeta è stato diretto da Aomawa Shields (università della California, Los Angeles), che ha collaborato con Rory Barnes, Eric Agol, Benjamin Charnay, Cecilia Bitz e Victoria Meadows (tutti dell’università di Washington, dove Shields ha ottenuto il dottorato). Il loro lavoro analizza l’atmosfera del pianeta per considerare scenari che potrebbero creare abitabilità. Il gruppo ha creato modelli climatici, usando due metodi differenti: il Community Climate System Model e il Laboratoire de Météorologie Dynamique Generic Model. Un altro modello di computer, HNBody, è stato usato per analizzare e registrare i parametri orbitali del pianeta.

Il comunicato stampa dell’Università della California riportato qui di seguito, annuncia il lavoro in cui per la prima volta gli astronomi hanno unito i due generi differenti di modelli per studiare l’abitabilità dell’esopianeta. Afferma Shields:

Abbiamo scoperto che ci sono composizioni atmosferiche multiple che garantiscono una temperatura abbastanza elevata da permettere di avere acqua liquida in superficie. Ciò rende il pianeta un valido candidato ad essere considerato un pianeta abitabile

La composizione ideale include molta più anidride carbonica di quanta ne troviamo nell’atmosfera della Terra, ed è fondamentale per impedire alla superficie di congelare. Il pianeta ruota intorno a una stella di classe K, più fredda del Sole, e ad una distanza maggiore da quella che esiste tra la Terra e il Sole. Regolando i livelli di anidride carbonica nel modello atmosferico, il gruppo di ricerca ha appurato che, date le varie configurazioni orbitali, effettivamente sussistono le condizioni in cui l’abitabilità è possibile. Alcune configurazioni funzionano meglio di altre, ma il gruppo ha scoperto che anche con un livello di anidride carbonica simile a quello della Terra, c’erano rare ma possibili configurazioni orbitali che permettono, quantomeno in una parte dell’anno, di fare caldo abbastanza da ottenere acqua liquida.

Citiamo dal testo dell’articolo:

Il pianeta riceve dal suo sole circa il 41% dell’energia che la Terra riceve dal nostro. Ciò significa che richiederà le giuste condizioni atmosferiche (un ciclo attivo carbonato – silicato o altri mezzi con cui produrre elevate concentrazioni di gas serra) per assicurare condizioni favorevoli alla presenza dell’acqua liquida sulla superficie.

Con 3 bar di CO2 (anidride carbonica) nell’atmosfera e una velocità di rotazione simile a quella della Terra, le simulazioni 3-D del clima su Kepler62f hanno indicato la produzione di acqua liquida sul 20% circa della superficie planetaria, al limite superiore della gamma di eccentricità stabile possibile per il pianeta, purché abbia un’inclinazione estrema (90°).

Con 5 bar di CO2 nell’atmosfera, è possibile una temperatura superficiale media globale simile a quella della Terra di oggi per la gamma completa delle eccentricità stabili e con l’inclinazione attuale della Terra. Questo livello più elevato di CO2 è quindi ottimale, poiché è inferiore al limite massimo dei gas serra e crea condizioni di abitabilità in superficie per una vasta gamma di configurazioni durante l’intero periodo orbitale del pianeta. Se Kepler62f ruotasse in sincronia, sarebbero necessarie concentrazioni di CO2 superiori a 3 bar per distribuire calore sufficiente sul lato oscuro del pianeta al fine di evitare il congelamento atmosferico.

C’è una leggera probabilità che, per livelli di CO2 simili a quelli della Terra, Kepler62f possa sperimentare la fusione delle lastre di ghiaccio superficiale con cicli di un anno. Ciò dipenderebbe da un alto livello di inclinazione assiale, cioè l’angolo fra l’asse di rotazione del pianeta e la sua orbita. L’inclinazione della Terra è del 23%. Un’inclinazione assiale di 60° o più elevata, sommata agli effetti del solstizio d’estate in un dato emisfero, che si verifica quando il pianeta si accosta più vicino alla stella, potrebbe produrre questo effetto annuale, permettendo condizioni di superficie che almeno periodicamente erano abitabili.

L’articolo è di Shields e altri., “L’Effetto della Configurazione Orbitale sui Possibili Climi e l’ abitabilità di Kepler62f,” pubblicato da Astrobiology, 13 Maggio 2016 (sono disponibili abstract e preprint).

Titolo originale “Kepler-62f: Models for Habitability” di Paul Gilster, pubblicato il 27 maggio 2016 su Centauri Dreams

Traduzione di EMANUELE FOCARELLI

Annunci

Rispondi

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione / Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione / Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione / Modifica )

Google+ photo

Stai commentando usando il tuo account Google+. Chiudi sessione / Modifica )

Connessione a %s...