Fino a pochi decenni fa, era difficile immaginare che al di fuori del Sistema solare ci fossero pianeti così differenti da quelli che attualmente lo compongono. Con l’andare del tempo, in realtà, si è scoperto che nell’Universo esiste una fauna molto complessa di mondi con caratteristiche fisiche, chimiche e geologiche estremamente variopinte.
Esistono pianeti simili alla Terra, di tipo roccioso chiamati superterre con masse che vanno da 1,5 a 10 masse terrestri. Ci sono enormi pianeti gassosi chiamati gioviani caldi con caratteristiche simili a Giove ma con masse, pressioni e temperature molto maggiori. Esistono pianeti detti nettuniani caldi, simili a Nettuno ma con masse comprese fra 10 e 20 masse terrestri e vicini alle loro stelle come Mercurio lo è con il Sole. Esistono persino pianeti erranti, che hanno perso la bussola a causa dell’impatto con un corpo molto massiccio e costretti a vagare per il cosmo desolato. Ci son pianeti detti chtoniani, i quali hanno perso la loro spessa atmosfera gassosa risucchiata o fatta evaporare dalla estrema vicinanza alla stella madre e lasciati nudi, con il nucleo esposto e ricoperto di lava.
Ci sono infine mondi che potrebbero essere interamente ricoperti di acqua come il pianeta Kamino, ideato dagli sceneggiatori di Guerre Stellari e situato nell’Anello Esterno della Galassia. La differenza è che questa non è fantascienza ma sbalorditiva realtà. Uno studio recente di Li Zeng dimostra come questi pianeti, con raggi di circa 2,5 volte quello della Terra, siano composti di acqua per oltre il 50% della loro massa. Secondo questo studio, oltre il 35% di tutti gli esopianeti conosciuti potrebbero essere ricchi di acqua. La loro temperatura superficiale potrebbe variare di molto, fino a raggiungere i 500 °C mentre la loro superficie potrebbe essere ammantata da una spessa atmosfera satura di vapor acqueo. Al di sotto del denso strato di vapore si troverebbe un oceano profondo centinaia di chilometri, alla base del quale le immense pressioni avrebbero generato uno strato di ghiaccio che racchiuderebbe un nucleo di roccia e metallo.
La ricetta dei pianeti oceanici
La formazione della maggior parte di questi pianeti avviene all’esterno della “linea di ghiaccio”, che è definita come la distanza del pianeta dalla protostella alla quale la combinazione di massa e basse temperature permettono di trattenere, congelati sotto forma di granuli, gli elementi volatili quali acqua, ammoniaca, metano, biossido e monossido di carbonio.
La successiva migrazione del pianeta verso l’interno permetterebbe, grazie all’aumento della temperatura, di scongelare tali composti, rendendoli nella forma liquida o, se la temperatura è molto alta, nella forma gassosa. I pianeti oceanici sono molto importanti perché, avendo acqua, hanno uno degli ingredienti essenziali per la vita.
In un recente studio sono stati esaminati pianeti come superterre e sub-nettuniani con atmosfere di idrogeno (H) ed elio (He) vicini alle loro stelle madri (nane di classe M), per cercare di calcolare la loro massa totale d’acqua. Ne è emerso che i pianeti che contengono una frazione significativa della loro massa totale (10% -50%) in acqua potrebbero essere estremamente rari o, addirittura, inesistenti. Questo significa che la formazione dei pianeti è abbastanza uniforme al variare della massa stellare e produce lo stesso tipo di pianeti: mondi terrestri che hanno acquisito una piccola percentuale di massa di idrogeno gassoso dal disco di accrescimento attorno alla giovane stella.
La ricerca della presenza di idrogeno ed elio intorno a esopianeti di piccola massa e la misurazione dell’età degli esopianeti permetterà di determinare meglio la loro evoluzione a lungo termine grazie alle osservazioni di Jwst.
Se i risultati mostreranno grandi frazioni di massa di acqua nella loro atmosfera (cioè atmosfere di vapore), allora staremo osservando mondi d’acqua, mentre se le atmosfere sono dominate da H/He, allora non lo sono.