Scoperti altri nuovi possibili laghi sotto la superficie di Marte

Era già successo nel 2018, e adesso ci risiamo. Grazie al radar MARSIS a bordo della sonda ESA Mars Express un gruppo di ricercatrici e ricercatori hanno scoperto la probabile presenza di altri tre laghi sotto la calotta ghiacciata del polo sud di Marte. La scoperta è stata resa pubblica con un articolo su Nature Astronomy con primo autore l’astrofisico Sebastian Emanuel Lauro.

Le evidenze portate dai dati di MARSIS sembrerebbero quindi indicarci che il potenziale lago sotterraneo d’acqua salata scoperto nel 2018 non è dopotutto un fenomeno isolato. Questo è l’aspetto interessante principale di questa nuova scoperta. Se prima un lago d’acqua sotto il suolo di Marte sembrava un fenomeno eccezzionale, ora appare un fenonemo un po’ più comune. Come mai? Non lo sappiamo, ma è ciò che dovremo scoprire nei prossimi mesi o anni.

Resta anche da capire per bene come sia possibile che a temperature molto basse, come quelle sotto la superficie del polo sud marziano, ci sia acqua liquida. Per ora i dati ci indicano la presenza di acqua con un elevato grado di salinità; tuttavia bisogna capire anche l’origine di questa salinità prima o poi. Al momento non siamo in grado di dire molto e il mistero, per ora, risiede ancora sotto la superficie di Marte.

Infine: è possibile che ci sia vita in questi laghi sotterranei d’acqua salata? Naturalmente non possiamo dirlo. Possiamo però immaginare che potenziali forme di vita sotterranee e acquatiche siano in qualche modo favorite perché protette dalle intemperie sulla superficie di Marte e anche dai raggi cosmici poco filtrati dalla tenue atmosfera marziana. Tuttavia, i potenziali laghi si trovano a circa un kilometro di profondità, quindi anche un’eventuale prossima missione umana avrebbe difficoltà a raggiungere tali profondità.

Del resto, l’idea che ci sia vita sotto la superficie dei mondi del nostro Sistema solare non è peregrina. Cerchiamo prove di questo tipo praticamente ovunque, per esempio su Europa e Encelado, dove sappiamo che esistono non laghi ma interi oceani d’acqua sotto la superficie. Chissà cosa c’è là sotto.

 

Anche le comete hanno l’aurora

La sonda ESA Rosetta ha studiato con attenzione incredibile la cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P/C-G).

Dal 30 settembre 2016 ormai Rosetta giace sulla cometa inattiva, ma i dati che ha raccolto dal 2014 al 2016 sono ancora molto preziosi. Per esempio, già nel 2014 era stato osservato un alone luminoso ultravioletto che circonda la cometa 67P/C-G. All’epoca questo bagliore fu scambiato per luce diffusa diurna, ovvero un bagliore diffuso provocato dal fatto che la luce del Sole rimbalzasse sulle varie molecole del gas che circonda la cometa.

Un’analisi più attenta ha però rovesciato questa spiegazione. A quanto pare non è luce del Sole a provocare il bagliore diffuso, bensì le particelle cariche provenienti dal Sole. In due parole: vento solare.

E voi che leggete Quantizzando o ascoltate il podcast Parsec sapete già tutto: se c’è di mezzo il vento solare, allora molto probabilmente stiamo parlando di aurore, come accade già sulla Terra o su altri pianeti.

Infatti, le particelle cariche del vento solare quando arrivano sulla cometa 67P/C-G collidono con le molecole d’acqua nei pressi delle cometa e, a causa dell’energia elevata delle particelle del vento solare, le spaccano – separano l’idrogeno e l’ossigeno che compongono l’acqua.

Accade quindi qualcosa di molto simile alle aurore ultraviolette osservate qualche tempo fa su Marte.

L’ESA ha fatto un video molto bello che spiega ciò che accade.

Per la precisione accade questo: gli elettroni accelerati del vento solare colpiscono le molecole d’acqua della cometa; ossigeno e idrogeno si separano e acquistano energia; quando ossigeno e idrogeno tornano stabili emettono luce ultravioletta, cioè la luce che forma il bagliore diffuso misurato attorno alla cometa 67P/C-G.

Per capire la natura di questo fenomeno sono stati usati diversi strumenti a bordo della sonda Rosetta: questo è un aspetto fondamentale, perché permette di avere ragionevoli conferme sulla bontà dell’analisi, visto che sarebbe molto strano se diversi strumenti si sbagliassero tutti contemporaneamente. Invece i dati convergono verso la spiegazione che vi ho appena descritto e che si vede nel video.

Per quanto riguarda le aurore in sè, cioè l’interazione del vento solare con molecole di vari corpi celesti, questa non è la prima volta per una cometa. Già nel 1996 era stata osservata un’aurora con emissione nei raggi-X sulla cometa C/Hyakutake 1996 B2. Questa è la prima volta di un’aurora ultravioletta, invece.

Questo tipo di studi è molto interessante perché ci dà un’idea di come il vento solare interagisca con i vari protagonisti in giro nel Sistema solare. Siccome il vento solare è un attore essenziale per determinare vari fenomeni, per così dire, meteorologici nello spazio, allora capire come interagisce con le varie molecole può essere fondamentale.

Ma soprattutto, io non avrei mai immaginato di scrivere un post per raccontare il bagliore ultravioletto di una cometa. Evidentemente, sono io che manco di immaginazione, mentre la realtà del nostro universo ha ancora un sacco di cose da dire. Tocca a noi scoprirle ogni giorno.

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FONTI

Articolo scientifico Far-ultraviolet aurora identified at comet 67P/Churyumov-Gerasimenko di Galand et al. su Nature Astronomy.

Comunicato stampa dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA).

Forse è stato scoperto un pianeta attorno a una nana bianca

Tra circa 4,5 miliardi di anni il Sole proseguirà l’evoluzione tipica di una stella della sua massa. Per prima cosa si espanderà fino a diventare una gigante rossa: in questa fase è possibile che le dimensioni del Sole diventino così grandi che anche la Terra potrebbe essere mangiata dal Sole. Poi, dopo una fase instabile, gli strati di gas più esterni della gigante rossa verranno espulsi nello spazio e ciò che resta sarà il residuo del nucleo del Sole, fatto dai nuclei atomici (carbonio e ossigeno) che si sono formati a seguito delle reazioni nucleari di fusione di idrogeno ed elio. Questo residuo di nuclei di carbonio e ossigeno è ciò che si chiama nana bianca.

Una nana bianca non è una stella, è il residuo di una stella. Una nana bianca può avere inizialmente temperature molto alta ed emettere luce tra il violetto e l’ultravioletto, per questo motivo ci appare praticamente bianca – perché non c’è un picco di emissione in un  particolare colore della luce visibile. Tuttavia, con il tempo, una nana bianca si raffredda – non ci sono reazioni nucleari di fusione – e diventa una nana nera.

Questo è il destino del Sole. Ma perché vi ho raccontato tutto ciò, dicendovi en passant la brutta fine che potrebbe fare il nostro pianeta?

La potenziale scoperta

Perché grazie ai dati del telescopio spaziale NASA TESS sembrerebbe essere stato scoperto un pianeta attorno alla nana bianca WD 1856+534 a circa 80 anni luce di distanza da noi. L’articolo scientifico della scoperta  (che infatti parla di “planet candidate“) è firmato come primo autore dall’astrofisico Andrew Vanderburg della University of Wisconsin-Madison negli Stati Uniti d’America.

Da quello che vi ho raccontato per quanto riguarda il futuro del Sistema solare, capite subito che magari può darsi che pianeti come Giove e Saturno, per esempio, siano in grado di sopravvivere alla fase di gigante rossa e quindi di nana bianca: perciò il fatto di aver trovato un pianeta attorno a una nana bianca ci può stare, è plausibile.

Molto interessante è comunque questo studio. In passato si erano già trovati residui rocciosi attorno a nane bianche, ma mai pianeti. Stavolta potrebbe essere la volta buona, ma come sempre in astrofisica il condizionale è d’obbilgo.

Vale però secondo me vedere un po’ i dettagli di questa potenziale scoperta, perché si tratta di una bella storia di applicazione di metodo scientifico, magari da raccontare pure a scuola.

Come si trova un pianeta?

Di esopianeti ne conosciamo migliaia, ma praticamente sempre attorno a stelle più o meno normali – anche se il primo esopianeta della storia è stato scovato nel 1992 attorno a una stella di neutroni, ma questa è un’altra storia.

Il telescopio spaziale TESS tutto sommato è stato progettato proprio per scovare pianeti attorno a stelle vicine a noi. Il metodo con cui lavora TESS è il metodo dei transiti e dello studio della curva di luce: quando un esopianeta passa (cioè transita) davanti alla stella attorno a cui orbita si ha un calo di luminosità nel tempo. Dalle caratteristiche del calo di luminosità possiamo determinare le caratteristiche dell’esopianeta – oltre, ovviamente, a dire che abbiamo appena scoperto un esopianeta!

Tutto sommato è molto semplice: basta osservare per un periodo sufficientemente lungo le stelle e se c’è un esopianeta lo becchiamo sicuro.

Quando c’è un segnale, per prima cosa bisogna controllare

Come dicevo, il pianeta trovato da TESS è attorno alla nana bianca WD 1856+534. All’inizio nessuno se n’è accorto, perché TESS studia soprattutto stelle e non nane bianche. Tuttavia non dovete pensare a TESS come un telescopio che guarda una stella alla volta: piuttosto, TESS studia una certa porzione di cielo e ottiene curve di luce per le stelle presenti in quella porzione. Infatti, solo in un secondo momento le astrofisiche e gli astrofisici si sono accorte/i che poteva trattarsi di un potenziale pianeta attorno a una nana bianca.

Il problema è che la risoluzione di TESS è piuttosto ampia: si è dovuto quindi controllare per bene e provare a puntare la nana bianca WD 1856+534 anche con altri telescopi, in modo da escludere il caso di un falso positivo – cioè di un segnale che sembra quello di un esopianeta ma in realtà non lo è.

Per essere certi che si trattasse di un esopianeta si è chiesta una mano a due telescopi che si trovano sulla Terra, il Telescopio Carlos Sanchez e il Gran Telescopio Canarias. I due telescopi hanno confermato pienamente il segnale ottenuto da TESS. I dati di TESS sono stati ottenuti ad agosto 2019, i dati dei due telescopi da Terra invece sono stati ottenuti a ottobre 2019. Infine, per essere definitivamente sicuri, si è usato anche il telescopio spaziale a infrarossi NASA Spitzer a dicembre 2019 per vedere lo stesso segnale con un altro strumento e a un’altra lunghezza d’onda.

Alla fine, tutto confermato.

Dati del Gran Telescopio Canarias (a sinistra) e del telescopio Spitzer (a destra). In entrambi i casi il segnale mostra un calo della luminosità.

I dati del telescopio Spitzer nell’infrarosso sono molto simili ai dati del Gran Telescopio Canarias nell’ottico. Questo ci dice molto sulla massa del potenziale pianeta. Dall’analisi dei dati di Spitzer viene fuori che l’emissione termica dell’oggetto che transita davanti alla nana bianca – ovvero l’emissione che l’oggetto fa solo per il fatto che ha una temperatura – è davvero molto bassa. Questa è un’ulteriore conferma del fatto che abbiamo a che fare con un pianeta. Se mettiamo i numeri ottenuti da Spitzer in un possibile modello planetario, salta fuori che il pianeta che orbita attorno alla nana bianca non può avere una massa maggiore di circa 11 volte la massa di Giove in circa 35 ore di orbita.

Sicuri sia un pianeta? E se fosse altro?

Abbiamo ancora un dubbio, però: non è che anziché un pianeta l’oggetto che orbita attorno alla nana bianca sia una nana bruna, ovvero un oggetto che ha una massa maggiore di quella di un pianeta ma minore di quella di una stella?

Se così fosse dobbiamo allora considerare uno scenario da sistema stellare binario, in cui attorno alla nana bianca si sia formata una nana bruna che orbita molto vicino alla nana bianca. Come ha fatto la nana bruna ad avvicinarsi? Vediamo un po’.

Di solito nei sistemi binari, con una stella A e una stella B (o per esempio una nana bruna), funziona così: una delle due stelle evolve per prima, si espande e ingloba l’altra.

La stella A (il cui nucleo è in grigio) espande i suoi strati esterni (in rosso) e ingloba la stella B, la quale inizia a orbitare attorno al nucleo della stella A (in grigio sempre).

A questo punto gli strati più esterni (quelli in rosso) di gas potrebbero essere espulsi nello spazio.

Ciò che resta è appunto un sistema binario con due oggetti A e B che sono rispettivamente una nana bianca (residuo del nucleo della stella A) e un oggetto B che come detto potrebbe essere una nana bruna.

 

Il risultato finale è che l’oggetto B orbita vicino alla nana bianca.

La domanda da porsi, guardando i dati di TESS e gli altri telescopi riguardo al sistema della nana bianca WD 1856+534, è: possibile che l’oggetto che ci pare un esopianeta sia in realtà una nana bruna avvicinatosi alla nana bianca secondo questo meccanismo?

La risposta è che se avessimo una nana bruna, per far tornare i conti dovremmo avere un oggetto con 50 volte la massa di Giove e che orbita la nana bianca in circa un paio di ore. Proprio no, insomma, non torna con ciò che osserviamo. Il fatto che si tratti di un pianeta è la spiegazione più semplice e immediata.

Ma come tutte le cose, anche qui saranno necessarie nuove osservazioni in futuro. Il NASA James Webb Telescope, che continua a subire ritardi su ritardi – ora la data di lancio è per il 31 ottobre 2021, dovrebbe essere in grado di migliorare le osservazioni di Spitzer (perché il James Webb Telescope spingerà forte nell’infrarosso) e quindi fornirci dettagli in più su questo potenziale pianeta in orbita di una nana bianca

Ma a questo punto so già che cosa vi state chiedendo: sarebbe possibile trovare pianeti grandi come la Terra attorno a una nana bianca? Al momento non lo sappiamo, ma certamente non possiamo escluderlo. Di solito gli oggetti che orbitano attorno a una nana bianca, alla fine finiscono per collidere e cadere sulla nana bianca. Il sistema osservato con WD 1856+534 dimostra, a prescindere che si tratti di un pianeta o di una nana bruna, che non sempre avviene la catastrofe.

E per la ricerca di pianeti come la Terra, forse è meglio un’astrofisica senza catastrofi ed esplosioni, voi che dite?

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Fonte

Articolo scientifico: A Giant Planet Candidate Transiting a White Dwarf di Andrew Vanderburg et al.