Pianeti di tipo terrestre: i numeri parlano

Gli esopianeti abitabili in una rappresentazione artistica di PHL, Planetary Habitability Laboratory dell’University of Arecibo, Puerto Rico e della NASA.

Ma quante sono le terre, ossia i pianeti che sono simili alla Terra, nella nostra Galassia? Questa domanda ce la siamo fatta molto spesso in passato ma ora i dati ci sono e sono stati raccolti dalla sonda Kepler della NASA, stimati da vari gruppi di ricercatori e pubblicati in un paio di articoli.

Un pianeta di tipo terreste è un oggetto con un raggio che varia tra 0,5 e 1,4 raggi terrestri e che orbita entro la zona di abitabilità della stella, ossia quella zona dove vi è la possibilità che l’acqua si trovi allo stato liquido.

Secondo l’Exoplanet Catalog, il Catalogo di Esopianeti aggiornato dal Planetary Habitability Laboratory (PHL) dell’University of Puerto Rico ad Arecibo, il numero di pianeti confermati al di fuori del nostro Sistema Solare si sta avvicinando a 1000, dove altri 3500 esopianeti, molti di questi rilevati dalla sonda Kepler della NASA, devono ancora essere confermati. Non stiamo parlando solamente di giganti simili a Giove o Nettuno, ma anche delle Super-Terre, pianeti di tipo terrestre parecchie volte la massa della Terra (fino a 10 masse terrestri) oltre che a pianeti di tipo terrestre.

Da questa lista che aumenta ogni giorno il Planerary Habitability Laboratory (PHL) dell’University of Arecibo a Puerto Rico, diretto da Abel Méndez, ha intensificato la top 12 degli esopianeti potenzialmente abitabili basati su un indice, l’Earth Similarity Index (ESI). Alla sommità di questa top 12, sta Kepler 62e con un indice ESI pari a 0,83, dove il valore 1 rappresenterebbe la Terra, e quindi un pianeta gemello alla Terra, almeno in termini di parametri astronomici. Kepler 62e è una super-Terra nella Costellazione della Lira, con una massa stimata intorno a 3,6 volte quella della Terra e un raggio di 1,6 volte quello terrestre. La temperatura superficiale è intorno ai 31°C con un’età di 7 miliardi di anni, quindi un po’ più vecchia della Terra. E’ anche piuttosto lontana da noi, a circa 1200 anni luce, il che significa che non sarà visitabile in tempi brevi con i mezzi attuali.

Kepler 62e in una rappresentazione della NASA. Crediti: NASA-JPL /Caltech.

Ma, in realtà, quanto simile è Kepler 62e alla Terra?  Dovremmo fare attenzione nel distinguere tra la somiglianza con la Terra e l’abitabilità planetaria. Per molti aspetti la Luna ha valori astronomici molto simili alla Terra, ma sappiamo che è formata da roccia che non è adatta ad ospitare la vita. D’altra parte, vi è il satellite di Saturno, Titano, che è un buon candidato per la ricerca di forme di vita primitiva nel nostro Sistema Solare. Ma Titano potrebbe non essere molto differente dalla Terra, un mondo ghiacciato con laghi di metano ed etano liquidi sulla sua superficie, con un’atmosfera di azoto e metano e temperature molto inferiori a quelle registrate nelle regioni artiche della nostra Terra.

Ma c’è anche Gliese 581d. A soli venti anni luce di distanza da noi, è il dodicesimo della lista del PHL. Il pianeta ha una massa stimata intorno a sette volte quella terrestre, con un raggio di circa il doppio della Terra. Gliese 581d orbita attorno ad una stella nana rossa con un periodo orbitale di 67 giorni. Tale periodo è importante perché una nana rossa ha meno emissione di radiazione del nostro Sole (che è una nana gialla); un periodo di 67 giorni porrebbe il pianeta in un’orbita simile a quella di Marte in termini di temperatura. Nel nostro Sistema Solare Marte è attualmente freddo e secco perché troppo piccolo per trattenere una spessa atmosfera, del calore interno e un campo magnetico. Tuttavia, se Marte fosse stato una super-Terra come Gliese 581d, sarebbe sicuramente ancora riscaldato dall’interno, avrebbe mantenuto il suo campo magnetico e una spessa atmosfera e avrebbe ancora oceani liquidi (e forse vita) sulla sua superficie.

La superficie superficiale stimata di Gliese 581d è di -37 °C. Se una civiltà aliena osservasse la nostra Terra da lontano, sulla base solo della quantità di radiazione solare incidente, stimerebbe una temperatura superficiale pari a -18 C. L’effetto serra comporta una temperatura superficiale di +15 °C, il che ci fa dire che l’effetto serra è anche benefico, dato che innalza la temperatura media terrestre rendendola confortevole per la vita.

Su una super-Terra come Gliese 581d ci si aspetterebbe che l’effetto serra fosse un po’ più forte che sulla Terra. Vi è un’ultra cosa a favore di questo pianeta. Gliese 581d è quasi due volte più vecchio della Terra, il che porta a pensare che un’eventuale civiltà avrebbe avuto tutto il tempo per svilupparsi da un punto di vista tecnologico.

Un recente studio di Koparapu (2013) vengono resi pubblici alcuni dati interessanti sui pianeti potenzialmente abitabili. Utilizzando i dati della sonda Kepler della NASA si stima che circa 48% di stelle nane di tipo M hanno un pianeta simile alla Terra. Questo implica che il pianeta più vicino alla Terra è a circa 6,4 anni luce e che vi è  il 94% di probabilità di trovare un pianeta simile alla Terra entro una distanza di 10 anni luce. Questo numero non tiene in considerazione pianeti attorno ad altri tipi di stelle.

In un altro studio, di Bochanski et al. (2010) si ricava che vi sono un centinaio di pianeti simili alla Terra intorno a stelle di tipo M entro 10 parsec (pc, dove 1pc equivale a circa 33 anni luce). Solo uno o due di questi ha probabilità di transitare di fronte alla stella (e quindi la possibilità di essere osservato con la tecnica dei transiti). Questo inoltre significa che vi sono da 67 a 134 miliardi di pianeti simili alla Terra intorno a stelle di piccola massa nella nostra Galassia. Assumendo che vi siano tra i 200 e i 400 miliardi di stelle nella nostra Via Lattea, il 70% di queste sono di piccola massa (0,1 fino a 0,8 masse solari).

Kopparapu, A revised estimate of the occurrence rate of terrestrial planets in the habitable zone around Kepler M-dwarfs, arXiV: 1303.2649, http://arxiv.org/abs/1303.2649
oppure su The Astrophysical Journal Letters, 767, 1, L8, iopscience.iop.org/2041-8205/767/1/L8.

Bochanski, J. J., Hawley, S. L., Covey, K. R., West, A. A., Reid, I. N., Golimowski, D. A., and Ivezić, v. (2010). The Luminosity and Mass Functions of Low-mass Stars in the Galactic Disk. II. The Field. The Astronomical Journal, 139, 6, 2679.

Fonte PHL Planetary Habitability Laboratory University of Puerto Rico at Arecibo – Statistics of Nearby Earth-like Planets Around M-dwarfs Stars – http://phl.upr.edu/library/notes/statisticsofnearbyearth-likeplanetsaroundm-dwarfsstars.

Pagina di Kepler sul sito della NASA: http://www.nasa.gov/mission_pages/kepler/main/index.html#.UjhSp7y-LUI.

Sabrina