La Sopravvivenza di un’Atmosfera in Proxima b

Il famoso pianeta Proxima b, in orbita attorno alla stella più vicina al Sistema Solare, Proxima Centauri, potrebbe non essere in grado di trattenere la sua atmosfera, lasciando la superficie esposta alla cocente radiazione stellare e vedendo così ridotta la sua potenziale abitabilità.

A soli 4 anni luce di distanza, Proxima b è il più vicino pianeta extrasolare noto. Tuttavia visto che non è stato osservato il transito davanti alla sua stella, non è possibile indagare nel modo usuale sulla sua eventuale atmosfera e gli scienziati devono utilizzare modelli a computer per studiare la sua abitabilità.

Uno di questi modelli ha preso in considerazione cosa potrebbe succedere se la Terra orbitasse attorno a Proxima Centauri, alla stessa distanza di Proxima b. Lo studio, pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, suggerisce che l’atmosfera terrestre non potrebbe sopravvivere a lungo così vicino alla temibile nana rossa. “Abbiamo deciso di prendere in considerazione l’unico pianeta realmente abitabile che conosciamo, la Terra, e metterla al posto di Proxima b”, afferma Katherine Garcia-Sage del Goddard Space Flight Center della NASA, a guida dello studio.

Il fatto che l’orbita di Proxima b sia situata nella zona abitabile, la distanza dalla sua stella dove è possibile che il pianeta ospiti acqua liquida in superficie, non implica che sia abitabile. Non è detto che l’acqua liquida sia realmente presente nè che possa sopravvivere un’atmosfera. Il modello ha preso in considerazione l’atmosfera, il campo magnetico e la gravità della Terra come valori indicativi per Proxima b, poi ha calcolato la quantità di radiazione media emessa da Proxima Centauri, basandosi sulle osservazioni del telescopio Chandra. Grazie a questi dati il modello riproduce come l’intensa radiazione e i frequenti brillamenti della stella possano influire sull’atmosfera dell’esopianeta.

Una nana rossa attiva come Proxima Centauri strappa via l’atmosfera quando l’estrema radiazione ultravioletta ad alta energia ionizza i gas atmosferici, strappando elettroni e producendo uno sciame di particelle elettricamente cariche. In questo processo gli elettroni appena formati acquistano abbastanza energia da sfuggire alla gravità del pianeta e uscire dall’atmosfera. Le cariche opposte si attraggono, quindi più elettroni carichi negativamente abbandonano l’atmosfera, più trascinano con sè via nello spazio ioni carichi positivamente.

Proxima b è soggetta ad attacchi di radiazione ultravioletta estrema centinaia di volte più potenti di quelli che la Terra riceve dal Sole. La radiazione genera abbastanza energia da strappare via non solo le molecole più leggere, come l’idrogeno, ma anche, nel corso del tempo, elementi più pesanti come ossigeno e azoto. I calcoli del team dimostrano che la potente radiazione di Proxima Centauri provocherebbe l’erosione dell’atmosfera del pianeta del modello 10.000 volte più velocemente di quanto possa accadere alla Terra.

“Questo è stato un calcolo semplice basato sull’attività media della stella madre”, ha detto Garcia-Sage. “Non considera variazioni come riscaldamento estremo nell’atmosfera della stella o violente alterazioni al campo magnetico del pianeta dovute alla stella”.

La conclusione degli scienziati è che, prendendo in considerazione le temperature nella termosfera del pianeta più elevate e un campo magnetico aperto ai poli, Proxima b potrebbe perdere una quantità di atmosfera pari a quella della Terra in 100 milioni di anni, un periodo breve rispetto ai 4 miliardi di anni di Proxima b. Ipotizzando invece le condizioni migliori (temperature più basse e un campo magnetico chiuso), la stessa quantità di massa verrebbe perduta in 2 miliardi di anni.

Le nane rosse come Proxima Centauri o TRAPPIST-1 sono spesso obiettivi privilegiati per i cacciatori di esopianeti, perché sono le stelle più fredde, più piccole e più comuni nella galassia. Dal momento che sono deboli e fredde, i pianeti devono avere orbite più ravvicinate alla stella per poter mantenere acqua liquida in superficie. Ma, a meno che la perdita dell’atmosfera non venga contrastata da qualche altro processo, come un’intensa attività vulcanica o un campo magnetico particolarmente forte, questa vicinanza a stelle madri così attive non promette bene per la sopravvivenza dell’atmosfera o l’abitabilità degli eventuali esopianeti.
[ Barbara ]

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2017/an-earth-like-atmosphere-may-not-survive-proxima-b-s-orbit

L’immagine combina una veduta dei cieli australi sul telescopio da 3,6 metri dell’ESO in Cile con immagini di Proxima Centauri (in basso a destra) e della stella doppia Alfa Centauri AB (in basso a sinistra) riprese dal telescopio Hubble.

Crediti: Y. Beletsky (LCO)/ESO/ESA/NASA/M. Zamani