I pianeti TRAPPIST-1 b e c non hanno atmosfera: 400 gradi lo provano

Il sistema TRAPPIST-1 è stato per anni il luogo più studiato dell’universo nella ricerca di vita extraterrestre. Sette pianeti rocciosi, tre dei quali nella zona abitabile, attorno a una nana rossa a soli 39 anni luce dalla Terra. Webb ha ora prodotto le prime mappe climatiche complete di pianeti rocciosi al di fuori del Sistema solare, e i risultati non lasciano margini di interpretazione: i due mondi più interni, TRAPPIST-1 b e TRAPPIST-1 c, presentano una differenza di temperatura di oltre 400 gradi Celsius tra la faccia perennemente illuminata e quella perennemente in ombra. Un simile divario è fisicamente impossibile in presenza di un’atmosfera capace di ridistribuire il calore. Sono rocce nude.

A rendere i dati così netti è il meccanismo del blocco mareale. Poiché la nana rossa TRAPPIST-1 è molto più piccola e fredda del Sole, i suoi pianeti interni orbitano a distanze ridottissime, completando una rivoluzione in meno di due giorni terrestri. A queste distanze, le forze di marea sincronizzano la rotazione di ogni pianeta con il suo periodo orbitale — esattamente come la Luna mostra sempre la stessa faccia alla Terra. Il risultato è una faccia in eterno giorno e una in eterna notte. Su un pianeta con un’atmosfera densa, le correnti sposterebbero il calore da un lato all’altro, smorzando il contrasto termico. La differenza di 400 gradi rilevata da Webb dimostra che questo trasporto non avviene: non c’è nulla a muovere il calore, perché non c’è aria.

Il team guidato dall’astronoma Emeline Bolmont dell’Università di Ginevra ha utilizzato lo strumento MIRI del telescopio spaziale per registrare le curve di fase termica di entrambi i pianeti, monitorando il ciclo completo di luminosità infrarossa del sistema lungo più orbite consecutive. Si tratta di una prima mondiale: nessuno strumento aveva mai ottenuto la cartografia termica integrale di esopianeti rocciosi di dimensioni terrestri. La faccia diurna di TRAPPIST-1 b supera i 200 gradi Celsius; quella notturna scende sotto i meno 200. TRAPPIST-1 c è più freddo in assoluto, ma mostra lo stesso contrasto brutale. Se questi pianeti hanno mai avuto un’atmosfera, l’intensa radiazione ultravioletta e i flussi di particelle energetiche tipici delle nane rosse l’hanno erosa completamente.

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Una scoperta che restringe, non chiude

Prima di trarre conclusioni troppo ampie, però, è necessario un passo indietro. TRAPPIST-1 b e c sono i pianeti più esposti all’attività della stella, i più vulnerabili all’erosione atmosferica. Gli stessi modelli teorici del team di Bolmont indicano che i pianeti esterni del sistema potrebbero aver conservato un’atmosfera nonostante le condizioni dei due interni. L’analogia proposta dai ricercatori è illuminante: Mercurio, il più vicino al Sole, è privo di atmosfera, mentre Venere e la Terra, più distanti, le hanno mantenute. La distanza dalla stella non è l’unico fattore determinante — contano anche la massa del pianeta, la sua storia geologica, la composizione iniziale. Il destino di TRAPPIST-1 b e c non predetermina quello di TRAPPIST-1 e, f o g, i tre pianeti nella zona abitabile.

Va inoltre precisato che le curve di fase termica forniscono una prova indiretta: confermano l’assenza di un’atmosfera densa, ma non escludono la presenza di un’enveloppe gassosa molto tenue, né consentono di caratterizzare la composizione della superficie. Per rispondere a queste domande occorrono tecniche complementari, alcune delle quali sono già nel repertorio di Webb.

I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Astronomy. Le osservazioni di TRAPPIST-1 e — il pianeta posizionato al centro della zona abitabile — sono attualmente in corso nell’ambito del programma DREAMS dello Space Telescope Science Institute. Quindici transiti aggiuntivi sono stati pianificati. Se quell’atmosfera esiste, Webb la troverà.

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