Meno carbonio in atmosfera, significa meno anidride carbonica e i mondi con questa caratteristica hanno più possibilità di ospitare acqua liquida e forse la vita sulle loro superficie.
Questa è una caratteristica di abitabilità alla portata del James Webb Space Telescope (JWST) della NASA, fa notare il team, rispetto ad altri indicatori che rimangono difficili da misurare con le attuali tecnologie.

"Il Santo Graal nella scienza degli esopianeti è cercare mondi abitabili e la presenza di vita ma tutte le caratteristiche di cui si è parlato finora sono fuori dalla portata dei più nuovi osservatori", ha detto Julien de Wit, assistente professore di scienze planetarie al MIT. “Ora abbiamo un modo per scoprire se c’è acqua liquida su un altro pianeta. Ed è qualcosa a cui possiamo arrivare nei prossimi anni”.

La ricerca è pubblicata su Nature Astronomy.

 

L'importanza dell'anidride carbonica 

Finora gli astronomi hanno rilevato più di 5.200 esopianeti oltre il nostro Sistema Solare. Con gli attuali telescopi, possiamo misurare direttamente la distanza di un pianeta dalla sua stella e il tempo impiegato per completare un’orbita. E questi dati permettono di determinare se un pianeta si trova all’interno della cosiddetta zona abitabile, ossia quella regione alla giusta distanza dalla stella all'interno della quale un pianeta potrebbe teoricamente mantenere acqua allo stato liquido in superficie. Ma non c’è modo di confermare direttamente se un pianeta sia effettivamente abitabile o meno.

Nel nostro Sistema Solare ottenere informazioni è molto più semplice. Per esempio, siamo stati in grado di ottenere prove osservative dirette della presenza di mari e laghi sulla grande luna di Saturno, Titano, catturando il luccichio della luce del Sole riflessa dagli idrocarburi liquidi. Rilevare un bagliore simile su mondi lontani, tuttavia, è fuori portata con le attuali tecnologie. Ma de Wit e  colleghi hanno cercato un'alternativa. 
"Ci è venuta un'idea, osservando cosa sta succedendo ai pianeti terrestri nel nostro sistema", ha detto Amaury Triaud dell'Università di Birmingham nel Regno Unito, co-autore della ricerca.

Venere, Terra e Marte sono tutti pianeti rocciosi che si trovano tutti nella zona abitabile del Sole. Ma la Terra è l'unica a ospitare acqua liquida e ha anche significativamente meno anidride carbonica nella sua atmosfera.
"Partiamo dal presupposto che questi pianeti siano stati creati in modo simile e, se ora vediamo un pianeta con molto meno carbonio, deve essere andato da qualche parte", ha spiegato Triaud. “L’unico processo che potrebbe rimuovere così tanto carbonio da un’atmosfera è un forte ciclo dell’acqua che coinvolge oceani di acqua liquida”.

In effetti, gli oceani della Terra hanno svolto un ruolo importante e duraturo nell’assorbire l’anidride carbonica. Nel corso di centinaia di milioni di anni, gli oceani hanno sottratto un’enorme quantità di anidride carbonica, quasi uguale alla quantità che persiste oggi nell’atmosfera di Venere.
“Sulla Terra, gran parte dell’anidride carbonica atmosferica è stata sequestrata nell’acqua di mare e nella roccia solida nel corso dei tempi geologici, il che ha contribuito a regolare il clima e l’abitabilità per miliardi di anni”, ha affermato il coautore dello studio Frieder Klein.

Di conseguenza, il team ha concluso che se un simile impoverimento di anidride carbonica fosse rilevato su un mondo lontano, rispetto ad altri pianeti vicini dello stesso sistema, questo sarebbe un segnale affidabile della presenza di oceani liquidi e di vita sulla sua superficie.

anidride carbonica terra venere marte

L’esaurimento della CO2 (“dCO2”) come segno di acqua liquida e/o vita. A sinistra: rappresentazione schematica di osservazioni associate alla presenza di acqua liquida superficiale (“habsignature”), di una biomassa (“biosignature”) o di entrambe (“habiosignature”). Centro: Confronto tra gli attuali inventari volatili interni e atmosferici di Venere e della Terra. A destra: abbondanze atmosferiche relative per Venere, Terra e Marte.
Crediti: MIT.

 

Dalla teoria alla pratica

I ricercatori hanno delineato una tabella di marcia per individuare pianeti abitabili cercando anidride carbonica impoverita.

Prima di tutto è bene sottolineare che questa strategia è pensata soprattutto per tutti quei sistemi planetari in cui più pianeti terrestri, tutti più o meno della stessa dimensione, orbitano relativamente vicini l’uno all’altro, in modo simile al nostro Sistema Solare. Dopodiché, il primo passo è confermare che i mondi presi in esame hanno un’atmosfera, semplicemente cercando la presenza di anidride carbonica, che dovrebbe dominare la maggior parte delle atmosfere planetarie.
“L’anidride carbonica assorbe molto bene nell’infrarosso e può essere facilmente rilevata nelle atmosfere degli esopianeti”, spiega de Wit. “Un segnale di anidride carbonica può quindi rivelare la presenza di atmosfere di esopianeti”. Quindi, se i pianeti del sistema hanno un'atmosfera, gli astronomi possono passare a misurare il contenuto di anidride carbonica, per vedere se uno dei pianeti ne ha significativamente in meno rispetto agli altri.

Ma le condizioni abitabili non significano necessariamente che un pianeta sia abitato. Per vedere se la vita potrebbe effettivamente esistere, il team propone che gli astronomi cerchino anche un’altra caratteristica nell’atmosfera di un pianeta: l’ozono.

Sulla Terra, le piante e alcuni microbi contribuiscono ad assorbire anidride carbonica, anche se non tanto quanto gli oceani. Tuttavia, come parte di questo processo, le forme di vita emettono ossigeno, che reagisce con i fotoni del Sole trasformandosi in ozono, una molecola molto più facile da rilevare dell’ossigeno stesso.

In definitiva, affermano i ricercatori, se l’atmosfera di un pianeta mostra segni sia di ozono che di anidride carbonica impoverita, è probabile che sia un mondo abitabile e abitato.

Il team stima che il telescopio spaziale James Webb sarebbe in grado di misurare l’anidride carbonica e forse l’ozono, nei vicini sistemi multipianeta come TRAPPIST-1, un sistema di sette pianeti che orbita attorno a una nana rossa, a soli 40 anni luce dalla Terra.

“TRAPPIST-1 è uno dei pochi sistemi in cui potremmo effettuare studi atmosferici terrestri con JWST”, ha detto de Wit. “Ora abbiamo una tabella di marcia per trovare pianeti abitabili. Se lavoriamo tutti insieme, entro i prossimi anni potrebbero essere fatte scoperte rivoluzionarie”.