Metallo

Jun 02, 2023

Le stelle che contengono quantità relativamente grandi di elementi pesanti forniscono condizioni meno favorevoli per l'emergere di vita complessa rispetto alle stelle povere di metalli, come hanno scoperto ora gli scienziati dell'Istituto Max Planck per la ricerca sul sistema solare e per la chimica e dell'Università di Göttingen .La squadra ha dimostrato come la metallicita' di una stella sia collegata alla capacita' dei suoi pianeti di circondarsi di uno strato protettivo di ozono. Fondamentale a questo proposito è l’intensità della luce ultravioletta che la stella emette nello spazio, in diverse gamme di lunghezze d’onda. Lo studio fornisce agli scienziati che esplorano il cielo con i telescopi spaziali alla ricerca di sistemi stellari abitabili importanti indizi su dove questo sforzo potrebbe essere particolarmente promettente. Suggerisce anche una conclusione sorprendente: man mano che l’universo invecchia, diventa sempre più ostile all’emergere di vita complessa su nuovi pianeti.

Nella ricerca di pianeti abitabili o addirittura abitati in orbita attorno a stelle lontane, negli ultimi anni i ricercatori si sono concentrati sempre più sugli involucri gassosi di questi mondi. I dati osservativi mostrano la presenza di un’atmosfera? Contiene forse anche gas come l'ossigeno o il metano, che sulla Terra vengono prodotti quasi esclusivamente come prodotti metabolici delle forme di vita? Nei prossimi anni tali osservazioni verranno spinte verso nuovi limiti: il James Webb Telescope della NASA consentirà non solo di caratterizzare le atmosfere di grandi giganti gassosi come Super-Nettuno, ma anche di analizzare per la prima volta i segnali spettrografici molto più deboli dalle atmosfere dei pianeti rocciosi.

Con l’aiuto di simulazioni numeriche, lo studio attuale, pubblicato su Nature Communications, si rivolge ora al contenuto di ozono nelle atmosfere degli esopianeti. Come sulla Terra, questo composto di tre atomi di ossigeno può proteggere la superficie del pianeta (e le forme di vita che risiedono su di essa) dalle radiazioni ultraviolette (UV) dannose per le cellule. Uno strato protettivo di ozono è quindi un prerequisito importante per l’emergere della vita complessa. "Volevamo capire quali proprietà deve avere una stella affinché i suoi pianeti formino uno strato protettivo di ozono", spiega l'idea di base Anna Shapiro, scienziata del Max Planck Institute for Solar System Research e prima autrice dello studio attuale.

Come spesso accade nella scienza, questa idea è stata innescata da una scoperta precedente. Tre anni fa, i ricercatori guidati dall’Istituto Max Planck per la ricerca sul sistema solare avevano confrontato le variazioni di luminosità del Sole con quelle di centinaia di stelle simili al Sole. Il risultato: l'intensità della luce visibile di molte di queste stelle oscilla molto più fortemente che nel caso del Sole. "Abbiamo visto enormi picchi di intensità", afferma Alexander Shapiro, coinvolto sia nelle analisi di tre anni fa che nello studio attuale. "È quindi del tutto possibile che anche il Sole sia capace di tali picchi di intensità. In tal caso, anche l'intensità della luce ultravioletta aumenterebbe notevolmente", aggiunge. "Quindi naturalmente ci siamo chiesti cosa significherebbe questo per la vita sulla Terra e quale sarebbe la situazione negli altri sistemi stellari", afferma Sami Solanki, direttore del Max Planck Institute for Solar System Research e coautore di entrambi gli studi.

Sulla superficie di circa la metà di tutte le stelle attorno alle quali orbitano gli esopianeti, le temperature variano da circa 5.000 a circa 6.000 gradi Celsius. Nei loro calcoli i ricercatori si sono quindi rivolti a questo sottogruppo. Con una temperatura superficiale di circa 5.500 gradi Celsius, anche il Sole è uno di questi. "Nella chimica dell'atmosfera terrestre, la radiazione ultravioletta proveniente dal Sole svolge un duplice ruolo", spiega Anna Shapiro, il cui passato interesse di ricerca si è concentrato sull'influenza della radiazione solare sull'atmosfera terrestre. Nelle reazioni con singoli atomi e molecole di ossigeno, l'ozono può essere sia creato che distrutto. Mentre le radiazioni UV-B a onde lunghe distruggono l’ozono, le radiazioni UV-C a onde corte aiutano a creare ozono protettivo nella media atmosfera. "Era quindi ragionevole supporre che la luce ultravioletta potesse avere un'influenza altrettanto complessa anche sulle atmosfere degli esopianeti", aggiunge l'astronomo. Le lunghezze d'onda precise sono cruciali.