Un team di ricercatori ha sviluppato un innovativo metodo per rilevare la presenza di acqua sugli esopianeti grazie allo studio degli spettri del basalto. Sfruttando il James Webb Space Telescope (JWST), questa tecnica potrebbe rivoluzionare la ricerca di mondi abitabili al di fuori del nostro sistema solare.
Il ruolo del basalto nella ricerca di vita extraterrestre
Gli scienziati della Cornell University stanno costruendo una libreria di firme spettrali basate sul basalto, con l’obiettivo di identificare la composizione chimica di pianeti lontani. Questo studio nasce dall’analisi dei processi chimici che avvengono all’interno del mantello terrestre, dove il basalto è uno dei prodotti principali della fusione delle rocce.
“Quando il mantello terrestre si scioglie, produce basalti”, ha spiegato Esteban Gazel, professore di ingegneria alla Cornell. “Lo stesso fenomeno si verifica su Marte e sulla Luna, che sono composti in gran parte da basalto.”
L’idea di base è quindi quella di studiare materiali basaltici sulla Terra per comprendere meglio la composizione degli esopianeti osservati dal JWST.
Una libreria spettrale per lo studio degli esopianeti
Gazel, insieme a Emily First, ex ricercatrice post-dottorato alla Cornell e ora professoressa alla Macalester College, hanno recentemente pubblicato uno studio su Nature Astronomy.
Il primo passo per creare questa libreria è comprendere come i minerali registrano i processi geologici e come questi processi si riflettono nelle loro firme spettrali. Gazel ha sottolineato che la maggior parte degli esopianeti probabilmente produrrà basalti, dato che la loro composizione minerale dipenderà dalla metallicità della loro stella madre.
First ha misurato l’emissività, ovvero la capacità di una superficie di irradiare l’energia assorbita, di 15 campioni di basalto per determinare quali segnali spettrali potrebbero essere rilevati dal JWST.
Quando il basalto fuso si raffredda e solidifica, diventa roccia ignea, come la lava sulla Terra. Se c’è presenza di acqua, questa può reagire con la roccia formando nuovi minerali idratati, facilmente individuabili negli spettri a infrarossi. Tra questi, l’anfibolo e il serpentino sono due esempi di minerali idratati che potrebbero indicare la presenza di acqua su un esopianeta.
Le complesse sfide nella rilevazione dell’acqua sugli esopianeti
Identificare l’acqua sugli esopianeti non è un processo immediato e richiede molte ore di osservazione e analisi. Il James Webb Space Telescope, che si trova a circa 1 milione di miglia dalla Terra, impiegherebbe decine o addirittura centinaia di ore per raccogliere dati sufficienti su un singolo esopianeta.
Per testare il loro metodo, i ricercatori hanno utilizzato dati provenienti dall’esopianeta LHS 3844b, una “super Terra” che orbita attorno a una nana rossa a circa 48 anni luce di distanza.
Ishan Mishra, membro del team di ricerca, ha sviluppato un codice informatico basato sui dati spettrali raccolti da First per simulare come le superfici degli esopianeti potrebbero apparire al JWST. Questo codice, inizialmente progettato per studiare le lune ghiacciate del nostro sistema solare, è stato ora adattato per esplorare le superfici rocciose degli esopianeti.
“L’obiettivo non era valutare specificamente LHS 3844b”, ha spiegato First, “ma piuttosto considerare una gamma plausibile di esopianeti rocciosi basaltici che potrebbero essere osservati nei prossimi anni.”
“Sulla Terra, i basalti che eruttano dalle dorsali medio-oceaniche differiscono da quelli delle isole oceaniche come le Hawaii”, ha aggiunto First. “Anche rocce con una composizione chimica simile possono contenere minerali diversi, e queste differenze sono fondamentali per la nostra analisi.”
Questa nuova tecnica potrebbe rappresentare un’importante svolta nella ricerca di pianeti abitabili e, forse, nella scoperta di mondi dove l’acqua – e quindi la vita – potrebbe essere presente.