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Nel cuore delle super-terre

Uno studio condotto dalla Carnegie University ha fornito una panoramica sulle caratteristiche degli strati più profondi delle super-Terre – esopianeti rocciosi tra 1,5 e 2 volte le dimensioni del nostro pianeta – potenzialmente abitabili. Lo studio è stato pubblicato su Nature Communications.

«Le analisi della composizione atmosferica di un esopianeta – spiega Richard Carlson della Carnegie – saranno il primo modo per cercare tracce di vita oltre la Terra. Ma oltre a questo, dovremmo verificare  molti altri aspetti dell’abitabilità della superficie di un pianeta che sono influenzati da ciò che sta accadendo sotto di essa. Qui entrano in gioco le caratteristiche delle rocce, le temperature e la pressione estrema».

Sulla Terra, le dinamiche interne e la struttura del mantello di silicato e del nucleo metallico guidano la tettonica delle placche e generano la 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 danno forma alle condizioni delle superfici di questa categoria di esopianeti.

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

In particolare, le conoscenze sugli strati profondi delle super-Terre sono fondamentali per determinare se questi mondi lontani siano 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 cheti trovano sotto le superfici. I ricercatori della Carnegie sono stati tra i primi a ricreare le condizioni dell’interno dei pianeti, sottoponendo piccoli campioni di materiale a pressioni immense e a temperature elevate.

«Per costruire modelli che ci permettano di comprendere le dinamiche interne e la struttura delle super-Terre, dobbiamo essere in grado di prelevare dati da campioni che si avvicinino il più possibile alle condizioni dell’interno di questi pianeti, che potrebbero superare 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 ai laboratori Sandia per poter sottoporre un campione di bridgmanite – un silicato di magnesio ad alta pressione che si ritiene sia predominante nei mantelli dei pianeti rocciosi –  a condizioni estreme che mimano quelle presenti nelle super-Terre. Così facendo – grazie a una serie di esperimenti con onde d’urto – gli scienziati hanno ottenuto le misurazioni della densità e della temperatura di fusione, che saranno fondamentali per interpretare gli altri dati raccolti sulla densità e sul raggio. 

Tra le scoperte principali, quella sul punto di fusione della bridgmanite, che potrebbe avere implicazioni per le dinamiche interne. In alcuni scenari evolutivi termici – si legge nello studio – i pianeti rocciosi massicci potrebbero avere una geodinamo termica all’inizio della loro evoluzione, per poi perderla nel corso di  miliardi di anni, quando il  processo di raffreddamento rallenta. Secondo il parere degli scienziati, la geodinamo potrebbe essere infine riavviata dai movimenti di elementi più leggeri, attraverso la cristallizzazione del nucleo interno. «La capacità di effettuare 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 impatto profondo sulla nostra capacità di interpretare i dati osservativi». 

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

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