Il tempo volatile nello spazio

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Il vantaggio del tempo volatile nello spazio

Sebbene violenti e imprevedibili, i bagliori stellari emessi dalla stella ospite di un pianeta non impediscono necessariamente la formazione della vita, secondo un nuovo studio della Northwestern University.

Emessi dalle stelle, i bagliori stellari sono lampi improvvisi di immagini magnetiche. Sulla Terra, i bagliori del sole a volte danneggiano i satelliti e interrompono le comunicazioni radio. Altrove nell’universo, robusti brillamenti stellari hanno anche la capacità di esaurire e distruggere i gas atmosferici, come l’ozono. Senza l’ozono, livelli nocivi di radiazioni ultraviolette (UV) possono penetrare nell’atmosfera di un pianeta, diminuendo così le sue possibilità di ospitare la vita sulla superficie.

Combinando la chimica atmosferica 3D e la modellazione climatica con i dati dei bagliori osservati da stelle lontane, un team guidato dal Nordovest ha scoperto che i bagliori stellari potrebbero svolgere un ruolo importante nell’evoluzione a lungo termine dell’atmosfera e dell’abitabilità di un pianeta.

“Abbiamo confrontato la chimica atmosferica dei pianeti che subiscono frequenti razzi con i pianeti che non subiscono razzi. La chimica atmosferica a lungo termine è molto diversa”, ha detto Howard Chen della Northwestern, il primo autore dello studio. “I bagliori continui effettivamente guidano la composizione atmosferica di un pianeta verso un nuovo equilibrio chimico”.

Il tempo volatile nello spazio

“Abbiamo scoperto che i bagliori stellari potrebbero non precludere l’esistenza della vita”, ha aggiunto Daniel Horton, autore senior dello studio. “In alcuni casi, il flaring non erode tutto l’ozono atmosferico. La vita in superficie potrebbe ancora avere una possibilità di combattere”.

Lo studio sarà pubblicato il 21 dicembre sulla rivista Nature Astronomy . È uno sforzo congiunto tra i ricercatori della Northwestern, dell’Università del Colorado a Boulder, dell’Università di Chicago, del Massachusetts Institute of Technology e della NASA Nexus for Exoplanet System Science (NExSS).

Horton è un assistente professore di scienze della Terra e planetarie al Weinberg College of Arts and Sciences della Northwestern. Chen è un dottorato di ricerca. candidato nel gruppo di ricerca sul cambiamento climatico di Horton e futuro investigatore della NASA.

Importanza dei razzi

Tutte le stelle, compreso il nostro stesso sole, brillano o rilasciano in modo casuale l’energia immagazzinata. Fortunatamente per i terrestri, i bagliori del sole hanno in genere un impatto minimo sul pianeta.

“Il nostro sole è più un gigante gentile”, ha detto Allison Youngblood, astronomo presso l’Università del Colorado e coautore dello studio. “È più vecchio e non attivo come le stelle più giovani e più piccole. La Terra ha anche un forte campo magnetico, che devia i venti dannosi del sole”.

Sfortunatamente, la maggior parte degli esopianeti potenzialmente abitabili non è così fortunata. Affinché i pianeti possano potenzialmente ospitare la vita, devono essere abbastanza vicini a una stella in modo che la loro acqua non si congeli, ma non così vicini da evaporare.

“Abbiamo studiato i pianeti in orbita all’interno delle zone abitabili delle stelle nane M e K, le stelle più comuni nell’universo”, ha detto Horton. “Le zone abitabili intorno a queste stelle sono più strette perché le stelle sono più piccole e meno potenti di stelle come il nostro sole. D’altro canto, si ritiene che le stelle nane M e K abbiano un’attività di brillamento più frequente del nostro sole, e i loro pianeti bloccati dalle maree lo sono è improbabile che abbiano campi magnetici che aiutano a deviare i loro venti stellari “.

Chen e Horton avevano precedentemente condotto uno studio sulle medie climatiche a lungo termine dei sistemi stellari nani M. I razzi, tuttavia, si verificano su scale temporali di ore o giorni. Sebbene queste brevi scale temporali possano essere difficili da simulare, incorporare gli effetti dei razzi è importante per formare un quadro più completo delle atmosfere degli esopianeti. I ricercatori hanno ottenuto questo risultato incorporando i dati dei flare dal Transiting Exoplanet Satellite Survey della NASA, lanciato nel 2018, nelle loro simulazioni di modello.

Usare i razzi per rilevare la vita

Se c’è vita su questi esopianeti nani M e K, il lavoro precedente ipotizza che i bagliori stellari potrebbero renderlo più facile da rilevare. Ad esempio, i razzi stellari possono aumentare l’abbondanza di gas che indicano la vita (come il biossido di azoto, il protossido di azoto e l’acido nitrico) da livelli impercettibili a rilevabili.

“Gli eventi meteorologici spaziali sono generalmente visti come un danno all’abitabilità”, ha detto Chen. “Ma il nostro studio mostra quantitativamente che alcune condizioni meteorologiche spaziali possono effettivamente aiutarci a rilevare le firme di gas importanti che potrebbero significare processi biologici”.

Questo studio ha coinvolto ricercatori provenienti da una vasta gamma di background e competenze, inclusi scienziati del clima, scienziati di esopianeti, astronomi, teorici e osservatori.

“Questo progetto è stato il risultato di un fantastico lavoro collettivo di squadra”, ha affermato Eric T. Wolf, uno scienziato planetario presso CU Boulder e coautore dello studio. “Il nostro lavoro evidenzia i vantaggi degli sforzi interdisciplinari quando si studiano le condizioni sui pianeti extrasolari”.

Lo studio è stato sostenuto dal premio NASA Earth and Space Science and Technology Graduate Research (numero 80NSSC19K1523).

 

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