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Non solo acqua. Probabili interi continenti sulle ‘Super-Terre’

Pianeti terrestri massicci extrasolari, chiamati “Super-Terre”, sono comuni nella nostra galassia, la Via Lattea. Ora, Nicolas B. Cowan, astrofisico e ricercatore del Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysical Sciences (CIERA) presso la Northwestern University di Evanstone e Dorian B. Abbot, docente di Scienze geofisiche dell’Università di Chicago, affermano che le probabilità che questi pianeti abbiano un clima simile alla Terra sono molto maggiori di quanto sia stato ritenuto fino a questo momento.

 Raffigurazione di Kepler-69c, un pianeta di dimensioni da super-Terra,                       in una parte dell’Universo abitabile come il nostro sistema solare,                         a circa 2700 anni luce dalla Terra nella costellazione del Cigno                                               (credit: NASA / JPL-Caltech)

Raffigurazione di Kepler-69c, un pianeta di dimensioni da super-Terra, in una parte dell’Universo abitabile come il nostro sistema solare, a circa 2700 anni luce dalla Terra nella costellazione del Cigno.
(credit: NASA / JPL-Caltech)

Cowan e Abbot, tramite un loro modello, contestano la tesi che va per la maggiore, secondo la quale pianeti extrasolari quali le Super-Terre in realtà sarebbero molto diversi dalla nostra Terra, avendo una superficie completamente ricoperta d’acqua.

I due studiosi, nel loro esame, concludono che la maggior parte di questi pianeti sarebbero attivi dal punto di vista tettonico, indipendentemente dalla massa, avendo immagazzinato la maggior parte della loro acqua nei rispettivi mantelli, e mantenendo in superficie oceani e continenti, cosa che permetterebbe anche la presenza di un clima stabile al pari di quello terrestre.

“Per sapere se le Super-Terre siano completamente asciutte o ricoperte d’acqua abbiamo applicato le conoscenze geofisiche all’astronomia”, dice Cowan. “Generalmente, ci si aspetta che le Super-Terre abbiano oceani profondi che trabocchino in superficie, ma questa logica non regge”, assicura.

Con il loro modello, Cowan e Abbot sostengono che i pianeti extrasolari hanno una piccola quantità d’acqua nel mantello, peraltro molto esteso, e che la porzione rocciosa costituisce la maggior parte del volume e della massa del pianeta.

Un ciclo di acque profonde si muoverebbe tra oceani e mantello e, provocato dalla tettonica a placche, vi sarebbe un costante scambio d’acqua tra le due parti, secondo i due studiosi.

La separazione tra l’oceano e il mantello sarebbe controllata dalla pressione sul fondo marino che è proporzionale alla forza di gravità.

Le stime degli effetti della pressione del fondo marino e della elevata forza di gravità sono due nuovi fattori introdotti in questo loro modello.

E’ stato osservato che, aumentando le dimensioni delle Super-Terre, anche la pressione e la forza di gravità aumentano. Abbiamo quindi un rapporto diretto accertato tra i due parametri.

“Possiamo avere una quantità d’acqua 80 volte maggiore su una Super-Terra e mantenere lo stesso l’aspetto della sua superficie simile a quello della Terra”, afferma Cowan. “Questi pianeti massicci hanno una pressione enorme sul fondale marino e questa forza spinge l’acqua nel mantello”.

Non servirebbe quindi molta acqua perché un pianeta potesse diventare un mondo sommerso. “Se la Terra fosse composta dell’1 per cento in massa di acqua, saremmo già tutti annegati, indipendentemente dal ciclo delle acque profonde”, ribadisce Cowan. “La superficie dovrebbe essere tutta sott’acqua. Non disporre di un ciclo di acque profonde può contare di fatto per quei pianeti che sono composti da un millesimo o un decimillesimo d’acqua”, continua Cowan.

“Si può concludere che un pianeta terrestre tettonicamente attivo di qualsiasi massa è in grado di avere continenti emersi e ben visibili, purchè la sua frazione d’acqua sia inferiore allo 0, 2 per cento della massa”.

La capacità di avere continenti emersi è ovviamente essenziale per il clima del pianeta.

Sui pianeti con continenti emersi, come la Terra, il ciclo del carbonio in profondità è mediato dalle temperature di superficie che producono una retroazione stabilizzante, fungendo da termostato su scale temporali geologiche.

“Tutto questo non vale per un mondo di sola acqua, che avrebbe quindi una parte abitabile molto ridotta”, asserisce Abbot. “Avendo le Super-Terre 80 volte più probabilità di avere continenti emersi, possiamo dire che aumentano anche le probabilità che abbiano pure un clima simile a quello terrestre”.

Cowan e Abbot riconoscono che ci sono due grandi incertezze nel loro modello: la prima riguarda l’esistenza incerta di una effettiva tettonica a placche sulle Super-Terre; il secondo dubbio è la quantità di riserve d’acqua nel loro mantello.

“Queste sono le due incognite che vorremmo indagare più profondamente per migliorare il nostro modello”, conclude Cowan.

Leonardo Debbia
11 gennaio 2013


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