Nuovi mondi di lava sfidano la teoria della “linea di costa cosmica”

Recenti osservazioni del James Webb Space Telescope hanno messo in discussione il modello scientifico della “linea di costa cosmica”, un concetto che indicava fino a che distanza dalla propria stella un pianeta roccioso potrebbe mantenere un’atmosfera senza perderla. I dati hanno rivelato l’esistenza di esopianeti di lava con spesse atmosfere di gas volatili, situati in una zona dove la radiazione stellare dovrebbe provocare un’intensa perdita di gas. Questi mondi, come 55 Cancri e, sfidano le previsioni del modello, aprendo nuove prospettive nella ricerca di pianeti abitabili al di fuori del Sistema solare.

Un nuovo parametro per spiegare l’atmosfera

La scoperta, pubblicata su The Astrophysical Journal Letters, ha portato a una revisione del concetto di “linea di costa cosmica”. I ricercatori hanno elaborato una spiegazione convincente dell’anomalia, introducendo un nuovo parametro che tiene conto del processo di outgassing e del raffreddamento della lava. La lava rallenta il rilascio del gas che si trova all’interno del pianeta, processo chiamato outgassing, e così facendo ne bilancia la quantità presente in atmosfera sostituendo quello che viene man mano perduto a causa della radiazione stellare.

La “valle senza aria” e la “spiaggia cosmica”

Secondo i ricercatori, i pianeti che si trovano a distanze leggermente maggiori dalla propria stella tendono a raffreddarsi e solidificarsi più velocemente, intrappolando il gas all’interno e non rifornendo l’atmosfera in calo. Questi mondi sono classificati come “airless valley”, letteralmente “valle senza aria”. Al contrario, i pianeti che si trovano sulla “cosmic sandbar” mantengono un equilibrio tra la fuga di gas nello spazio e il rilascio di gas dall’interno del pianeta.

La nuova teoria potrebbe avere importanti risvolti nella ricerca della vita e di pianeti abitabili al di fuori del Sistema solare. Il concetto di cosmic shoreline è emerso nel corso dell’ultimo decennio come promettente metodo per identificare mondi potenzialmente abitabili, ma recentemente è stato messo in discussione a causa della scoperta di pianeti come 55 Cancri e, una super Terra in orbita vicinissima alla sua stella. Per spiegare l’esistenza di questi pianeti inaspettati, Nguyen e i suoi colleghi hanno costruito un modello che simula lo scambio di materiale gassoso tra un’atmosfera e una superficie di lava, tenendo in considerazione sia la fuga di gas nello spazio, sia il raffreddamento e la solidificazione della lava. Hanno incorporato nello studio i nuovi mondi scoperti, insieme ai pianeti del Sistema solare e ad altri esopianeti già conosciuti come paragone.

Ciò che si evince dai risultati è che le atmosfere sono regolate principalmente da due fattori: la fuga di gas nello spazio e il fenomeno dell’outgassing. La cosmic sandbar comprende quei pianeti caldi e vicini alle stelle per i quali gli effetti dei due fenomeni sono in equilibrio. Questi sono tipicamente grandi super Terre con superfici ricoperte di lava. La airless valley è popolata dai pianeti che si trovano a distanze leggermente maggiori dalla propria stella e che tendono a raffreddarsi e solidificarsi più velocemente: il gas rimane intrappolato al loro interno e perciò non è in grado di rifornire l’atmosfera in calo.

Una delle cose più importanti che il nostro studio ci ha fatto capire è che l’idea della shoreline cosmica non è una causa persa. C’è stato del pessimismo a riguardo a causa di questi mondi di lava, ma ora sappiamo che ci sono ulteriori parametri che possono permettere a un pianeta di generare e mantenere un’atmosfera. Questi risultati aprono nuove possibilità per la ricerca di mondi abitabili e per comprendere meglio la formazione e l’evoluzione dei pianeti nel cosmo.