Ecco di che stoffa è fatto un pianeta

Possibile modello di un esopianeta con un nucleo solido e un’atmosfera gassosa. Crediti: Università di Zurigo

Come distinguere una super-Terra rocciosa da un “waterworld”, un pianeta d’acqua, conoscendone solo le dimensioni? Un gruppo dell’Istituto per la scienza computazionale all’Università di Zurigo, basandosi sui dati disponibili da un campione di 83 pianeti extrasolari di cui è nota sia la massa che la dimensione, ha sviluppato un modello statistico per calcolare in che modo la composizione chimica influenzi la dimensione che un pianeta può raggiungere.

Semplificando, i ricercatori hanno fatto variare la lista degli ingredienti chimici principali per “cucinare” un pianeta dotato di atmosfera, ottenendo in risposta dal loro software il raggio che un siffatto corpo avrebbe assunto in base a tale composizione chimica.

«Abbiamo utilizzato un’analisi statistica per impostare i limiti delle possibili composizioni», spiega Michael Lozovsky, dottorando all’Università di Zurigo che ha condotto la ricerca. «Abbiamo scoperto che ogni struttura planetaria teorica ha un “raggio limite”, una dimensione planetaria al di sopra della quale non esistono pianeti con questa composizione».

La ricerca, pubblicata su Astrophysical Journal, ha dimostrato come fattori quali la quantità di elementi nello strato gassoso che sono più pesanti dell’elio, la percentuale di idrogeno ed elio, così come la distribuzione di elementi nell’atmosfera, siano cruciali nella determinazione del raggio limite del pianeta.

Gli scienziati elvetici hanno calcolato che i pianeti con un raggio fino a 1.4 volte quello della Terra (che è mediamente di 6371 chilometri) possono essere simili al nostro pianeta, cioè hanno una composizione simile a quella terrestre.

Un altro modello di esopianeta con nucleo solido e atmosfera ma con composizione diversa dal precedente. Crediti: Università di Zurigo

I risultati hanno confermato che i pianeti con raggio superiore a 1.6 volte quello terrestre non sono interamente rocciosi ma costituiti da una percentuale di silicati o altri materiali leggeri superiore a quella terrestre. La maggior parte dei pianeti con queste dimensioni deve quindi possedere, oltre al nucleo roccioso, uno strato di gas idrogeno-elio o acqua.

D’altra parte, quelli più grandi di 2.6 raggi terrestri non possono essere mondi “acquatici”, mentre potrebbero essere circondati da un’atmosfera. In base alle analisi, ci si aspetta poi che i pianeti con raggi superiori a 4 raggi terrestri siano molto gassosi e siano costituiti almeno dal 10 per cento di idrogeno ed elio, analogamente a Urano e Nettuno.

I risultati dello studio forniscono nuovi spunti sull’evoluzione e sull’origine delle diversità tra questi pianeti. Una soglia particolarmente interessante riguarda la differenza tra grandi pianeti di tipo terrestre – le cosiddette super-Terre – e piccoli pianeti gassosi, detti anche mini-Nettuno. Secondo gli autori dello studio, questa soglia ricade attorno a un valore di tre volte quello della raggio terrestre. Al di sotto di questa valore sarebbe quindi possibile trovare pianeti simili alla Terra nella vasta distesa della nostra galassia.

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