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K2-18b: quali segreti sconosciuti sono nascosti nell'atmosfera di idrogeno di questo pianeta extraterrestre?
K2-18b è un esopianeta che orbita attorno alla stella nana rossa K2-18, a circa 124 anni luce dalla Terra. Il pianeta è classificato come di dimensioni subnettuniane, con un raggio circa 2,6 volte quello della Terra e orbita all'interno della zona abitabile della sua stella madre con un periodo di 33 giorni. Ciò significa che riceve all'incirca la stessa quantità di luce stellare della Terra. Il pianeta fu scoperto originariamente dal telescopio spaziale Kepler e da allora è stato osservato dal telescopio spaziale James Webb (JWST) per studiarne l'atmosfera.
Nel 2019, gli scienziati hanno segnalato per la prima volta la presenza di vapore acqueo nell'atmosfera di K2-18b, una scoperta che ha attirato grande attenzione.
Nel 2023, il JWST ha rilevato anidride carbonica e metano nell'atmosfera di K2-18b. Diverse interpretazioni dei dati suggeriscono che K2-18b potrebbe essere un pianeta oceanico con un'atmosfera ricca di idrogeno, oppure un mini-Nettuno ricco di gas. In ogni caso, K2-18b è più simile a un'imitazione di Nettuno o Urano che alle condizioni abitabili della Terra. Ciò ha dato origine a un ampio dibattito sulla sua potenziale abitabilità.
Caratteristiche K2-18
K2-18 è una stella nana M situata nella costellazione del Leone, con una temperatura di soli 3457 K e un raggio pari solo al 45% di quello del Sole. La stella ha circa 2,4 miliardi di anni e mostra un'attività stellare moderata. La stella ospita anche un pianeta, K2-18c, che si trova all'interno dell'orbita di K2-18b e potrebbe interagire con K2-18b attraverso effetti mareali.
Proprietà fisiche di K2-18b
K2-18b ha un raggio di 2,610±0,087 R🜨 e una massa di 8,63±1,35 ME. La densità del pianeta suggerisce che potrebbe avere una crosta ricca di idrogeno, forse un nucleo roccioso più un involucro spesso, oppure una composizione simile a quella di Nettuno. I pianeti di medie dimensioni sono sorprendentemente rari e formano quella che viene chiamata valle radiale. Il pianeta potrebbe aver impiegato milioni di anni per formarsi, ma è improbabile che il riscaldamento mareale abbia accelerato questo processo.
Possibile esistenza dell'oceano
La questione se K2-18b contenga acqua liquida resta poco chiara. Sebbene i dati precedenti indicassero che l'acqua si trovava in uno stato supercritico, le osservazioni del JWST hanno evidenziato la possibile esistenza di un oceano liquido. Ma è difficile confermarlo perché l'esistenza di un oceano non può essere dedotta solo dalla massa e dal raggio.
I ricercatori hanno affermato: Nello stato supercritico non esiste più un confine tra liquido e gas, il che rende ancora più difficile definire l'esistenza dell'oceano.
Studi precedenti hanno suggerito che potrebbero esserci altri componenti nell'atmosfera di K2-18b, come ammoniaca e molecole di carbonio semplificate, ma modelli diversi presentano spiegazioni differenti per questi componenti e la comunità scientifica è ancora in fase di dibattito.
Atmosfera e clima
In base alle osservazioni del telescopio spaziale Hubble, K2-18b ha un'atmosfera di idrogeno, con qualche incertezza sulla presenza di vapore acqueo. Le osservazioni del JWST mostrano che la concentrazione di vapore acqueo nell'atmosfera è estremamente bassa, inferiore allo 0,1%. Inoltre, il JWST ha osservato che il metano e l'anidride carbonica costituiscono ciascuno circa l'1% dell'atmosfera. Le concentrazioni degli altri ossidi di carbonio non sono state determinate e sono disponibili solo i limiti superiori. L'atmosfera costituisce al massimo il 6,2% della massa del pianeta e la sua composizione è probabilmente simile a quella di Nettuno o Urano.
Evoluzione planetaria
L'atmosfera superiore di K2-18b sarà influenzata dalle radiazioni ad alta energia della sua stella madre, che riscalderanno l'atmosfera e formeranno idrogeno, che potrebbe causare la fuoriuscita dell'atmosfera. Tali processi suggeriscono che, anche se questo processo continuasse, K2-18b potrebbe non essere in grado di perdere completamente la sua atmosfera durante la sua vita.
Abitabilità
Il pianeta si trova nella zona abitabile della sua stella e riceve circa 1368+114−107 W/m2 di radiazione stellare, simile a quella della Terra. Tuttavia, la conferma dell'effettiva abitabilità di K2-18b dipenderà dalla composizione della sua atmosfera e dall'albedo delle sue nubi. Le osservazioni suggeriscono che l'atmosfera profonda del pianeta potrebbe essere surriscaldata, mentre uno strato con un contenuto d'acqua più elevato potrebbe essere adatto allo sviluppo della vita.
I microrganismi possono sopravvivere in ambienti ricchi di idrogeno, il che dimostra che l'idrogeno non rappresenta un ostacolo alla vita.
K2-18b è senza dubbio un affascinante oggetto di studio. Con il ritorno nello spazio del telescopio spaziale James Webb, si prevede che l'esplorazione approfondita di questo pianeta ne svelerà altri segreti. Quindi questo pianeta può davvero ospitare la vita?
