Scoperti due pianeti “oceanici”?

L’acqua ci sarebbe in quantità ma in una forma diversa da quella terrestre

Immagine artistica del sistema planetario di Kepler-138. La bassa densità di Kepler-138 c e Kepler-138 d - che hanno dimensioni quasi identiche - significa che devono essere composti in gran parte da acqua. [NASA, ESA e Leah Hustak (STScI)]

Un team guidato da Caroline Piaulet, dell’Università di Montreal, ha pubblicato uno studio dettagliato del sistema planetario di Kepler-138. Situata a 218 anni luce di distanza nella costellazione della Lyra, Kepler-138 è una piccola stella nana rossa. I dati confermano che il sistema contiene almeno quattro pianeti, di cui due posti abbastanza vicini alla stella, Kepler-138 c e Kepler-138 d. Trovati dal Telescopio Spaziale Kepler nel 2014, le osservazioni con i telescopi Hubble e Spitzer tra il 2014 e 2016, rivelano che potrebbero essere composti principalmente di acqua.

Diversi dalle super-Terre

Chiariamo subito: l’acqua non è stata osservata direttamente ma la sua presenza è stata semplicemente dedotta soppesando i dati ricavati, in particolare la densità. I modelli che meglio descrivono i risultati osservativi portano a oggetti in cui l’acqua sia il costituente maggioritario. Questi due esopianeti sarebbero, perciò, differenti da tutti quelli sinora osservati.

Già questo basta a conferire alla scoperta un notevole interesse perché non stiamo parlando di pianeti del tipo super-Terra, con un nucleo metallico e roccia, ma di oggetti in cui l’acqua occupa una frazione importante dell’intero volume. Tali pianeti erano stati solo ipotizzati e mai concretamente osservati.

Una scena del film Waterworld del 1995 (Universal Picture). Nel film si immagina la Terra trasformata in un mondo oceanico dai cambiamenti climatici in cui le terre emerse e le città hanno assunto il carattere del mito. I “mondi oceanici” non sarebbero di questo tipo.

Attenzione agli equivoci

Il linguaggio della scienza è sempre formale e, quando una scoperta è tradotta al pubblico, bisogna fare attenzione a non essere fraintesi, creando attese eccessive. Chiariamo quindi un possibile dubbio su cosa intendiamo per “pianeti oceanici”.

Nel linguaggio comune, per acqua intendiamo quella liquida, ma in fisica e chimica è una molecola che possiamo trovare nei tre stati fondamentali di solido (ghiaccio), liquido e gassoso (vapore). Che i due pianeti possano essere composti principalmente di acqua, non significa che essa sia allo stato liquido o che ricopra la superficie di oceani. Nulla autorizza a fantasticare su improbabili mondi oceanici, come nel film Waterworld con Kevin Costner del 1995. Ammesso che i dati di densità siano giusti, nulla sappiamo delle eventuali condizioni atmosferiche e in quale stato tale acqua si presenti a prescindere dalla quantità. 

Un confronto tra la struttura della Terra e quella ipotizzata per Kepler-138 d. Un grosso nucleo di metallo e roccia sarebbe sovrastato da un profondissimo oceano di acqua ad altissima pressione, forse nello stato di fluido supercritico. Sopra ci sarebbe anche una altissima e pesantissima atmosfera di vapore. Forse nella zona di transizione può formarsi un sottile strato di acqua normale.
(Benoit Gougeon, University of Montreal)

Una densità nettamente minore

Con più di tre volte il volume della Terra e masse due volte maggiori, i pianeti Kepler-138 c e Kepler-138 d hanno densità nettamente minori del nostro. Questo è sorprendente perché la maggior parte dei pianeti terrestri sembravano tutti mondi rocciosi come la Terra. Verosimilmente, questi due pianeti sarebbero simili per struttura ad alcune lune di Giove e Saturno, ma la vicinanza alla stella comporta l’assenza di una crosta ghiacciata.

Immagina versioni più grandi di Europa o Encelado , le lune ricche d’acqua in orbita attorno a Giove e Saturno, ma portate molto più vicine alla loro stella“, spiega Piaulet. “Invece di una superficie ghiacciata, ospiterebbero grandi involucri di vapore acqueo. La temperatura nell’atmosfera di Kepler-138 d è probabilmente superiore al punto di ebollizione dell’acqua, e ci aspettiamo un’atmosfera densa fatta di vapore su questo pianeta. Solo sotto quell’atmosfera di vapore potrebbe esserci acqua liquida ad alta pressione, o addirittura acqua in un’altra fase che si verifica ad alte pressioni, chiamata fluido supercritico“.

Soltanto in quel sottile strato di acqua le condizioni sarebbero simili a quelle degli abissi oceanici. Anche l’eventuale presenza di un oceano liquido interno, tuttavia, non implica condizioni favorevoli alla vita.

Un quarto pianeta nel sistema

Kepler-138 c e d non sono comunque nella Zona Abitabile, la regione attorno a una stella in cui le temperature consentirebbero l’acqua liquida in superficie, in condizione di pressione adatte.  Nei dati di Hubble e Spitzer, i ricercatori hanno però anche trovato prove di un quarto pianeta nel sistema, Kepler-138 e, esattamente in tale regione.  

Kepler-138 e è piccolo e più lontano dalla sua stella rispetto agli altri tre, impiegando 38 giorni per completare un’orbita e non transita davanti alla stella madre. La scoperta è tuttavia servita per rifinire le masse e i diametri degli altri tre mediante i transiti. Sorprendentemente, Kepler-138 c e d sono davvero molto simili, quasi identici, mentre b ha dimensioni marziane ed è uno dei più piccoli esopianeti rocciosi conosciuti.

Misure affinate

Con Kepler-138 e, le masse dei pianeti prima noti sono state nuovamente misurate tramite il metodo della variazione del tempo di transito, che consiste nel tracciare piccoli scostamenti nei momenti precisi degli eventi di transito causati dall’attrazione gravitazionale di altri pianeti vicini.

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Informazioni su Giuseppe Donatiello 310 Articoli
Nato nel 1967, astrofilo da sempre. Interessato a tutti gli aspetti dell'astronomia, ha maturato una predilezione per il deep-sky, in particolare verso i temi riguardanti il Gruppo Locale e l'Universo Locale. Partecipa a programmi Pro-Am nello studio dei flussi stellari in galassie simili alla Via Lattea mediante tecniche di deep-imaging. Ha scoperto sei galassie nane vicine: Donatiello I (2016), Donatiello II, III e IV nel sistema di NGC 253 (2020), Pisces VII (2020) e Pegasus V (2021) nel sistema di M31. Astrofotografo e autore di centinaia di articoli, alcuni con revisione paritaria.