L’acqua è essenziale per la vita così come la conosciamo. Tuttavia, gli scienziati discutono su come abbia raggiunto la Terra e se gli stessi processi possano seminare esopianeti rocciosi in orbita attorno a stelle lontane. Nuove intuizioni potrebbero arrivare dal sistema planetario PDS 70, situato a 370 anni luce di distanza. La stella ospita sia un disco interno che un disco esterno di gas e polvere, separati da un gap di 5 miliardi di miglia (8 miliardi di chilometri), e all’interno di quel gap ci sono due noti pianeti giganti gassosi:
Nuove misurazioni del MIRI (Mid-Infrared Instrument) del James Webb Space Telescope della NASA hanno rilevato il vapore acqueo nel disco interno del sistema, a distanze inferiori a 100 milioni di miglia (160 milioni di chilometri) dalla stella, la regione in cui potrebbero formarsi pianeti rocciosi e terrestri. (La Terra orbita a 93 milioni di miglia dal nostro Sole.) Questa è la prima rilevazione di acqua nella regione terrestre di un disco già noto per ospitare due o più protopianeti.
“Abbiamo visto l’acqua in altri dischi, ma non così vicino e in un sistema in cui i pianeti si stanno attualmente assemblando. Non potevamo effettuare questo tipo di misurazioni prima di Webb”, ha affermato l’autrice principale Giulia Perotti del Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) di Heidelberg, in Germania. “Questa scoperta è estremamente eccitante, poiché sonda la regione in cui tipicamente si formano pianeti rocciosi simili alla Terra“, ha aggiunto il direttore dell’MPIA Thomas Henning, coautore dell’articolo. Henning è il ricercatore co-principale del MIRI (Mid-Infrared Instrument) di Webb, che ha effettuato il rilevamento, e il ricercatore principale del programma MINDS (MIRI Mid-Infrared Disk Survey) che ha raccolto i dati.
Un ambiente pieno di vapore per la formazione dei pianeti
PDS 70 è una stella di tipo K, più fredda del nostro Sole, e si stima che abbia 5,4 milioni di anni. Questo è relativamente vecchio in termini di stelle con dischi che formano pianeti, il che ha reso sorprendente la scoperta del vapore acqueo. Nel corso del tempo, il contenuto di gas e polvere dei dischi che formano i pianeti diminuisce. O la radiazione e i venti della stella centrale espellono tale materiale, oppure la polvere si trasforma in oggetti più grandi che alla fine formano pianeti. Poiché gli studi precedenti non sono riusciti a rilevare l’acqua nelle regioni centrali di dischi di età simile, gli astronomi sospettavano che potesse non sopravvivere alla dura radiazione stellare, portando a un ambiente secco per la formazione di eventuali pianeti rocciosi.
Gli astronomi non hanno ancora rilevato la formazione di pianeti all’interno del disco interno di PDS 70. Tuttavia, vedono le materie prime per costruire mondi rocciosi sotto forma di silicati. La rilevazione del vapore acqueo implica che se i pianeti rocciosi si stanno formando lì, avranno acqua a loro disposizione fin dall’inizio.
“Troviamo una quantità relativamente elevata di piccoli granelli di polvere. In combinazione con il nostro rilevamento del vapore acqueo, il disco interno è un luogo molto eccitante”, ha affermato il coautore Rens Waters della Radboud University nei Paesi Bassi.
Qual è l’origine dell’acqua?
La scoperta solleva la questione della provenienza dell’acqua. Il team di MINDS ha preso in considerazione due diversi scenari per spiegare la loro scoperta.
Una possibilità è che le molecole d’acqua si stiano formando sul posto, dove le rileviamo, quando gli atomi di idrogeno e ossigeno si combinano. Una seconda possibilità è che le particelle di polvere ricoperte di ghiaccio vengano trasportate dal disco esterno freddo al disco interno caldo, dove il ghiaccio d’acqua sublima e si trasforma in vapore. Un tale sistema di trasporto sarebbe sorprendente, poiché la polvere dovrebbe attraversare l’ampio varco scavato dai due pianeti giganti.
Un’altra domanda sollevata dalla scoperta è come l’acqua possa sopravvivere così vicino alla stella, quando la luce ultravioletta della stella dovrebbe rompere le molecole d’acqua. Molto probabilmente, il materiale circostante come polvere e altre molecole d’acqua funge da scudo protettivo. Di conseguenza, l’acqua rilevata nel disco interno del PDS 70 potrebbe sopravvivere alla distruzione.
Alla fine, il team utilizzerà altri due strumenti di Webb, NIRCam (Near-Infrared Camera) e NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) per studiare il sistema PDS 70 nel tentativo di ottenere una comprensione ancora maggiore. Queste osservazioni sono state prese come parte del programma di osservazione del tempo garantito 1282 . Questa scoperta è stata pubblicata sulla rivista Nature.
Il James Webb Space Telescope è il principale osservatorio di scienze spaziali del mondo. Webb sta risolvendo misteri nel nostro sistema solare, guardando oltre mondi lontani attorno ad altre stelle e sondando le misteriose strutture e origini del nostro universo e il nostro posto in esso. Webb è un programma internazionale guidato dalla NASA con i suoi partner, l’ESA (Agenzia spaziale europea) e l’Agenzia spaziale canadese.
Fonte: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/webb-detects-water-vapor-in-rocky-planet-forming-zone
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