Nel cuore delle super terre

Uno studio condotto da Carnegie University ha fornito una panoramica delle caratteristiche degli strati più profondi del super terra – esopianeti rocciosi tra 1,5 e 2 volte le dimensioni del nostro pianeta – potenzialmente abitabili. Lo studio è stato pubblicato in Comunicazioni sulla natura.

“Analizzare la composizione atmosferica di un esopianeta – spiega Richard Carlson della Carnegie – sarà il primo modo per cercare tracce di vita oltre la Terra. Ma oltre a questo dovremmo controllare molti altri aspetti dell’abitabilità della superficie di un pianeta che sono influenzati da ciò che accade al di sotto. Qui entrano in gioco le caratteristiche delle rocce, le temperature e l’estrema pressione ”.

Sulla Terra, le dinamiche interne e la struttura del mantello di silicato e del nucleo metallico guidano e generano la tettonica delle placche Geodinamo che alimenta il nostro campo magnetico. La vita come la conosciamo sarebbe impossibile senza questa protezione. Allo stesso modo, le dinamiche interne e la struttura delle super-Terre modellano le condizioni della superficie di questa categoria di esopianeti.

L’immagine mostra come una combinazione di tecniche di sintesi statica ad alta pressione e metodi dinamici ha permesso ai ricercatori di sondare la bridgmanite di silicato di magnesio

In particolare, la conoscenza degli strati profondi delle super-Terre è essenziale per determinare se questi mondi lontani sono in grado di ospitare la vita. Ma le condizioni estreme rilevate al loro interno mettono in discussione la capacità dei ricercatori di analizzare le proprietà dei minerali che si trovano sotto le superfici. I ricercatori della Carnegie sono stati tra i primi a ricreare le condizioni all’interno dei pianeti sottoponendo piccoli campioni di materiale a pressioni immense e alte temperature.

“Per costruire modelli che ci permettano di comprendere le dinamiche interne e la struttura delle super-Terre, dobbiamo essere in grado di acquisire dati campione il più vicino possibile. le condizioni all’interno di questi pianeti, che potrebbero superare di 14 milioni di volte la pressione atmosferica terrestre – commenta Yingwei Fei, autore dello studio – ed è difficile ricrearle in laboratorio ”.

Per questo motivo, i ricercatori hanno richiesto l’accesso a Sandia Laboratories per presentare un campione di bridgmanite – un silicato di magnesio ad alta pressione considerato predominante nel mantello dei pianeti rocciosi – a condizioni estreme che imitano quelle delle super-Terre. In tal modo, attraverso una serie di esperimenti con onde d’urto, gli scienziati hanno ottenuto misurazioni di densità e temperatura di fusione, che saranno essenziali per interpretare altri dati raccolti su densità e raggio.

Tra i risultati principali c’è quello sul punto di fusione della bridgmanite, che potrebbe avere implicazioni per le dinamiche interne. In alcuni scenari di evoluzione termica – si legge nello studio – i pianeti rocciosi massicci potrebbero avere una termica geodinamica all’inizio della loro evoluzione, solo per perderla durante miliardi di anni, quando il il processo di raffreddamento rallenta. Secondo gli scienziati, la geodinamica potrebbe alla fine essere ripresa dai movimenti di elementi più leggeri, grazie alla cristallizzazione del nucleo interno. “La capacità di eseguire queste misurazioni è fondamentale per sviluppare modelli affidabili della struttura interna delle super-Terre fino a otto volte la massa del nostro pianeta – conclude Fei – Questi risultati avranno un profondo impatto sulla nostra capacità di interpretare i dati dell ‘osservazione “.

Immagini Credit: Yingwei Fei, Randy Montoya e Katherine Cain, Carnegie Institution for Science

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