La Terra come oggetto di prova

La vita è possibile sulla Terra. Lo dimostra uno studio condotto dall'Istituto di fisica delle particelle e astrofisica dell'ETH di Zurigo. Naturalmente, i ricercatori non erano interessati a rispondere alla domanda in sé. Piuttosto, hanno usato la Terra come esempio per dimostrare che la prevista missione spaziale LIFE (Large Interferometer for Exoplanets) può essere un successo - e che il metodo di misurazione previsto funziona.

Alla ricerca della vita

Con una rete di cinque satelliti, il pagina esternaIniziativa internazionale LIFE Sotto la guida dell'ETH di Zurigo, i ricercatori potranno un giorno rilevare tracce di vita sugli esopianeti. A tal fine, gli esopianeti simili alla Terra - pianeti rocciosi simili per dimensioni e temperatura alla Terra, ma che orbitano attorno ad altre stelle - saranno esaminati più da vicino.

Il piano prevede di posizionare cinque satelliti più piccoli nello spazio dove si trova il telescopio James Webb. Insieme, formeranno un grande telescopio che agirà come un interferometro per catturare la radiazione termica degli esopianeti nella gamma degli infrarossi. Lo spettro della luce potrà poi essere utilizzato per dedurre la composizione degli esopianeti in esame e delle loro atmosfere. "L'obiettivo è rilevare i composti chimici nello spettro luminoso che indicano la presenza di vita sugli esopianeti", spiega Sascha Quanz, responsabile dell'iniziativa LIFE.

La Terra come un puntino poco appariscente

Nello studio, appena pubblicato sulla rivista pagina esternaLa rivista di astrofisica pubblicato nel febbraio 2024, i ricercatori Jean-No?l Mettler, Bj?rn S. Konrad, Sascha P. Quanz e Ravit Helled hanno studiato quanto una missione LIFE possa caratterizzare un esopianeta in termini di abitabilità. Per farlo, hanno considerato la Terra come un esopianeta e hanno effettuato osservazioni sul nostro pianeta natale.

La particolarità dello studio è che il team ha testato la capacità della futura missione LIFE su spettri reali anziché simulati. A tal fine, hanno utilizzato i dati di un dispositivo di misurazione atmosferica sul satellite di ricerca Aqua della NASA. Con questi dati, hanno generato spettri di emissione della Terra nella gamma del medio infrarosso, come potrebbero essere registrati nelle future osservazioni degli esopianeti.

Due considerazioni sono state al centro dell'attenzione. In primo luogo, se un grande telescopio spaziale osservasse la Terra dallo spazio, che tipo di spettro infrarosso registrerebbe? Poiché la Terra verrebbe osservata da una grande distanza, apparirebbe come un granello irrilevante, senza caratteristiche riconoscibili come il mare o le montagne, un singolo pixel su un'immagine digitale. In altre parole, gli spettri sarebbero medie spaziali e temporali, a seconda delle viste del pianeta che il telescopio catturerebbe e per quanto tempo.

Considerare la prospettiva e le stagioni

Da ciò la fisica ha tratto la seconda considerazione del suo studio: Se questi spettri mediati venissero analizzati per ottenere informazioni sulle condizioni dell'atmosfera e della superficie terrestre, in che modo i risultati dipenderebbero da fattori quali la geometria dell'osservazione e le variazioni stagionali?

I ricercatori hanno preso in considerazione tre geometrie di osservazione - le due viste dai poli e un'ulteriore vista equatoriale - e si sono concentrati sui dati registrati nei mesi di gennaio e luglio, per tenere conto dei maggiori cambiamenti stagionali.

Identificato con successo come pianeta abitabile

Il risultato più importante dello studio è incoraggiante: se un telescopio spaziale come LIFE osservasse il pianeta Terra da una distanza di circa 30 anni luce, troverebbe le prove di un mondo temperato e abitabile. Negli spettri infrarossi dell'atmosfera terrestre, il team è riuscito a rilevare le concentrazioni dei gas atmosferici CO₂,Il progetto D-MTEC mira a rilevare acqua, ozono e metano, nonché le condizioni superficiali che favoriscono la presenza di acqua. Il rilevamento di ozono e metano è particolarmente importante in quanto questi gas sono prodotti dalla biosfera terrestre.

Questi risultati sono indipendenti dalla geometria di osservazione, come hanno dimostrato i ricercatori. ? una buona notizia, perché l'esatta geometria di osservazione per le future osservazioni di esopianeti simili alla Terra sarà probabilmente sconosciuta.

Se si confrontano le variazioni stagionali, tuttavia, il risultato è meno rivelatore. "Anche se la stagionalità atmosferica non è facile da osservare, il nostro studio dimostra che le missioni spaziali di prossima generazione possono valutare se gli esopianeti temperati vicini simili alla Terra sono abitabili o addirittura abitati", afferma Sascha Quanz.

Estratti di questo articolo sono tratti dal testo "Se la Terra fosse un esopianeta dall'autrice scientifica Gaia Donati.