Ognuno di noi almeno una volta si \u00e8 sicuramente posto questa domanda osservando l\u2019immensit\u00e0 del cielo stellato o guardando uno dei tanti film di fantascienza. La possibilit\u00e0 di altre vite oltre la nostra ha da sempre affascinato tutti. E\u2019 nato cos\u00ec il mito degli alieni dalle antenne verdi. ![\"\"](\"http:\/\/www.osservatoriofeynman.eu\/Hypatia\/ig383-exoplanet-7-02.jpg\")
Esseri misteriosi, molto diversi da noi. Antennine verdi a parte, la verit\u00e0 \u00e8 che non possiamo escludere la possibilit\u00e0 che nell\u2019Universo ci sia qualcun altro. Basti pensare che nella nostra Galassia esistono circa 400 miliardi di stelle e l\u2019intero Universo contiene 100 miliardi di galassie (ad oggi conosciute). Attorno a queste miriadi di stelle orbitano pianeti pi\u00f9 o meno simili a quelli del nostro Sistema Solare. Tali pianeti sono chiamati extra-solari o esopianeti.<\/p>\n
![\"File:Titan](\"http:\/\/www.osservatoriofeynman.eu\/Hypatia\/Titan_multi_spectral_overlay.jpg\")
Photograph of the Saturn moon Titan in False Color, taken by the Cassini space probe with ultraviolet and infrared camera on 26 Oct. 2004. Red and green colors represent infrared wavelengths and show areas where atmospheric methane absorbs light. Blue represents ultraviolet wavelengths and shows the high atmosphere and detached hazes.<\/p><\/div>\n
Prima di spostare la nostra attenzione verso gli spazi siderali siamo sicuri che non ci siano altre forme di vita nel nostro sistema solare, presenti o passate? In ordine di interesse il primo posto dove cercare \u00e8 Marte per la sua maggiore somiglianza alla Terra. Su Marte sono state trovate evidenti prove di antica presenza di acqua allo stato liquido, come strutture fluviali analoghe a quelle presenti sulla Terra. Inoltre sulla superficie del pianeta sono presenti depositi carbonatici che si formano appunto in presenza di acqua liquida. Ma di Marte parleremo approfonditamente in uno dei prossimi articoli. Dall\u2019analisi delle caratteristiche generali degli altri pianeti che compongono il Sistema Solare possiamo comprendere come le loro condizioni siano cos\u00ec estreme e quindi inadatte allo sviluppo di forme di vita cos\u00ec come noi le conosciamo. Partiamo da Mercurio, il pianeta pi\u00f9 vicino al Sole. Proprio tale vicinanza fa s\u00ec che Mercurio sia caratterizzato da sbalzi termici molto forti. Le temperature variano, infatti, da un massimo di 700 \u00b0K nell\u2019emisfero esposto al Sole ad un minimo di 170 \u00b0K nell\u2019emisfero in ombra. Procedendo in ordine di distanza crescente dalla nostra stella passiamo a Venere che ha grandi somiglianze con il nostro pianeta: pi\u00f9 o meno stessa massa, densit\u00e0 e dimensioni; ma nonostante ci\u00f2 \u00e8 molto diverso dalla Terra. Venere ha un\u2019atmosfera molto spessa costituita prevalentemente da anidride carbonica per circa il 90% in cui sono presenti nubi costituite prevalentemente da goccioline di acido solforico mescolate con gocce d\u2019acqua. Queste nubi rendono impossibile osservare direttamente la superficie del pianeta. Inoltre l’anidride carbonica provoca un elevato effetto serra, cosicch\u00e9 al suolo si raggiungono temperature che raggiungono i 750 \u00b0K. Dopo la Terra e Marte abbiamo Giove, Saturno, Urano e Nettuno, i cosiddetti pianeti giganti. Questi ultimi sono costituiti prevalentemente da gas e presentano un nocciolo roccioso molto piccolo rispetto alle dimensioni del pianeta stesso. Quindi ad eccezione di Terra e Marte, gli altri pianeti del Sistema Sole sono di scarso interesse nell\u2019ambito della ricerca di forme di vita. L\u2019attenzione \u00e8 rivolta, invece, verso alcuni dei maggiori satelliti di Giove e Saturno, in particolare Europa e Callisto per il primo, Titano per il secondo. Europa ha una superficie interamente ricoperta da una spessa coltre di ghiaccio (circa 150 km) al di sotto della quale si suppone si estenda un nucleo roccioso. Ci\u00f2 \u00e8 stato ricavato in base all\u2019analisi della densit\u00e0 del pianeta. Grazie all\u2019interpretazione delle immagini inviate dalle sonde Voyager e Galileo si pensa che la coltre di ghiaccio sia separata dal nucleo roccioso da acqua liquida. Alcune immagini rilevano la presenza di iceberg mobili. L\u2019oceano liquido viene preservato grazie alla dissipazione del calore per effetto delle forze di marea. Si ritiene che anche Callisto possa avere un oceano sotto la crosta, la cui presenza \u00e8 stata rilevata sulla base di misure del campo magnetico del satellite. E\u2019 stato osservato che tale campo magnetico \u00e8 variabile in relazione alla posizione del corpo rispetto al campo magnetico di Giove. Ci\u00f2 \u00e8 indice della presenza di uno strato di fluido conduttivo. Abbiamo infine Titano, il maggiore satellite di Saturno. Titano presenta una densit\u00e0 1,88 volte maggiore rispetto a quella dell\u2019acqua ed \u00e8 grande pi\u00f9 o meno quanto il pianeta Mercurio. La caratteristica che rende interessante Titano \u00e8 la presenza di un\u2019atmosfera estremamente somigliante a quella della Terra. L\u2019atmosfera di Titano \u00e8 ricca di molecole organiche. Analisi della sua composizione rivelano la presenza di azoto molecolare (che costituisce circa l\u201990% dell\u2019atmosfera), metano e tracce di idrocarburi, nitrili, ossido carbonio e anidride carbonica. Tuttavia su Titano non \u00e8 possibile trovare acqua allo stato liquido poich\u00e9 esso presenta una temperatura molto bassa pari circa a 94 \u00b0K. Nonostante ci\u00f2 esso \u00e8 importante perch\u00e9 ci permette di studiare come interagiscono le molecole organiche in assenza di acqua.<\/p>\n
Alla luce di queste considerazioni \u00e8 chiaro perch\u00e9 col tempo e col progresso tecnologico dei rivelatori, l\u2019attenzione si sia spostata verso i potenziali pianeti orbitanti attorno ad altre stelle. Gli esopianeti furono scoperti per la prima volta nel 1994 grazie agli studi delle perturbazioni gravitazionali indotte da questi corpi sul moto della stella attorno alla quale orbitano. Esistono differenti metodi per poter individuare un esopianeta. ![\"\"](\"http:\/\/www.osservatoriofeynman.eu\/Hypatia\/doppler.gif\")
Primo fra tutti \u00e8 il metodo della velocit\u00e0 radiale che sfrutta il fenomeno dell\u2019effetto doppler. Se la nostra stella ha un esopianeta, i due corpi costituiscono un sistema doppio e si muovono attorno al comune centro di massa. Per effetto di questo movimento noi osserviamo periodicamente un avvicinamento della stella, che si traduce in uno spostamento verso le lunghezze d\u2019onda del blu nello spettro (blue shift), ed un allontanamento (red shift). Tale fenomeno sar\u00e0 tanto pi\u00f9 evidente quanto pi\u00f9 grande e pi\u00f9 vicino alla stella \u00e8 il pianeta in questione. Ecco perch\u00e9 i primi pianeti ad essere stati scoperti sono pianeti gioviani, simili al nostro Giove, di grande massa e con orbite molto vicine alla stella madre. Le misure astrometriche permettono, invece, di determinare con estrema precisione la posizione di una stella rispetto ad altre stelle poste nelle sue vicinanze. In questo modo si \u00e8 in grado di rilevare piccoli spostamenti nella posizione di una stella dovuti alle oscillazioni della stessa provocate dal pianeta orbitante al suo intorno. Grazie ad Einstein e ad uno dei suoi grandi risultati della teoria della Relativit\u00e0 Generale, \u00e8 stato possibile sviluppare il metodo della microlente gravitazionale. Noi sappiamo che la luce si propaga in linea retta nello spazio ma Einstein ci dice che la presenza di grandi masse curva lo spazio. La luce viene cos\u00ec deviata. Quando un pianeta transita davanti alla sua stella lungo la linea di vista dell\u2019osservatore la gravit\u00e0 del pianeta si comporta come una lente. I raggi vengono concentrati e si produce cos\u00ec un aumento della luminosit\u00e0 apparente e un cambiamento nella posizione della stella. Sebbene non sia un\u2019impresa semplice, grazie soprattutto a sensori specializzati montati sui grandi telescopi oggi si \u00e8 in grado di fotografare direttamente gli esopianeti. Si utilizzano sostanzialmente due metodi per riuscire a nascondere la luce della stella madre e realizzare una foto dell\u2019esopianeta presente al suo intorno. Si sfrutta il metodo della coronografia che utilizza un dispositivo di mascheratura speciale per occultare la luce della stella. Oppure vi \u00e8 il metodo interferometrico che utilizza delle ottiche specializzate per combinare la luce proveniente da diversi telescopi e farla interferire in modo tale che le onde di luce prodotte dalla stella si annullino. Resta cos\u00ec solo la luce dell\u2019esopianeta. Abbiamo, infine, il metodo del transito. L\u2019esopianeta viene individuato misurando la diminuzione di luminosit\u00e0 della sua stella durante l\u2019eclissi, ovvero quando il corpo transita davanti alla stella. Studiando poi il periodo di oscillazione della stella si ricava il periodo di rivoluzione del pianeta, mentre la sua massa si determina studiando l\u2019entit\u00e0 delle oscillazioni. \u00a0<\/p>\n
Fu il radio astronomo Alexander Wolszczan a scoprire i primi pianeti extra solari. Studiando le variazioni regolari dei segnali radio di una pulsar egli dedusse la presenza di tre oggetti di dimensione planetarie attorno alla stella. Il primo pianeta extra-solare orbitante attorno ad una stella simile al nostro Sole fu scoperto, invece, dagli astronomi svizzeri Michel Major e Didier Queloz nel 1995 sfruttando il metodo della velocit\u00e0 radiale. Si tratta di un corpo su per gi\u00f9 grosso quanto Giove che orbita attorno alla stella 51 Pegasi. I primi pianeti extra-terrestri a essere stati scoperti sono per lo pi\u00f9 pianeti gassosi, simili a Giove, insomma i pianeti giganti, proprio perch\u00e9 hanno una maggiore influenza sulla stella attorno alla quale orbitano.<\/p>\n
Ad oggi sono stati classificati tre tipi differenti di pianeti extra-solari:
– I \u201cGiove caldi\u201d, esopianeti gassosi sopra citati;
– I giganti di ghiaccio;
– Pianeti Earth Like, simili cio\u00e8 al nostro Pianeta<\/p>\n
Questi ultimi sono stati scoperti per lo pi\u00f9 grazie alla missione Kepler della NASA, il cui principale obiettivo era proprio quello di trovare pianeti simili alla nostra Terra nella zona abitabile della loro stella. Tali pianeti potrebbero, infatti, contenere acqua allo stato liquido e forse vita. Kepler sfruttava il metodo dei transiti. Se<\/span> un pianeta<\/span> transit<\/span>a<\/span> davanti al disco<\/span> della<\/span> sua stella madre<\/span>, la luminosit\u00e0<\/span> osservata della<\/span> stella<\/span> <\/span> diminuisce di<\/span> una piccola quantit\u00e0<\/span><\/span> che<\/span> dipende dalle<\/span> dimensioni relative<\/span> della stella<\/span> e del pianeta<\/span><\/span> e dalla relativa geometria rispetto alla Terra<\/span>.<\/span> <\/span><\/p>\n ![\"\"](\"http:\/\/www.osservatoriofeynman.eu\/Ricerca\/exoplanet-transit_licchelli.jpg\")
Ad<\/span> esempio<\/span>, nel caso di<\/span> HD209458<\/span><\/span>-b riportato nell’immagine sopra<\/span>,<\/span> la<\/span> <\/span> diminuzione della luminosit\u00e0 della <\/span>stella<\/span><\/span> <\/span>causata dal transito \u00e8 dell’<\/span><\/span>1,7<\/span>%, una qu<\/span>antit\u00e0 piccola ma misurabile con precisione adottando opportune tecniche di acquisizione e riduzione dei dati fotometrici. <\/span><\/p>\nKepler ha monitorato per quasi 4 anni 150000 stelle poste in una piccola regione di cielo compresa tra le costellazioni del Cigno, della Lira e del Dragone. Lavorando nello spazio ha potuto raggiungere una precisione fotometrica nettamente superiore a quella ottenibile da qualunque telescopio terrestre. Dall’inizio della missione a luglio<\/span><\/span> 2013,<\/span> Kepler<\/span> <\/span>ha<\/span> <\/span><\/span> scoperto<\/span><\/span> 134<\/span> esopianeti<\/span> confermati<\/span> in 76<\/span> sistemi stellari<\/span>, insieme con<\/span> altri<\/span> 3.277<\/span> candidati<\/span> pianeti non confermati<\/span>. Nel novembre<\/span> 2013<\/span> gli astronomi<\/span> hanno riferito<\/span><\/span> <\/span>che<\/span>,<\/span> sulla base<\/span> dei dati<\/span> della missione<\/span> Kepler, potrebbero<\/span> <\/span> esistere <\/span> fino a<\/span><\/span> 40<\/span> miliardi di<\/span> pianeti<\/span> delle dimensioni della Terra<\/span> che orbitano<\/span> nelle<\/span> zone abitabili<\/span> di<\/span> stelle<\/span> simili al Sole<\/span> e alle nane rosse<\/span> all’interno<\/span> della Via Lattea<\/span><\/span>.<\/span><\/span>\u00a0<\/p>\nTra gli esopianeti individuati dalla missione Kepler vi \u00e8 Kepler 78b, il pianeta pi\u00f9 simile alla Terra mai osservato. Si tratta di un esopianeta orbitante attorno ad una stella distante circa 700 anni luce da noi. Kepler 78b \u00e8 inoltre il pi\u00f9 piccolo esopianeta di cui si \u00e8 riusciti a misurare massa, raggio e densit\u00e0 con elevata precisione. Le misure sono state effettuate utilizzando il metodo della velocit\u00e0 radiale. In questo caso l\u2019effetto doppler \u00e8 accentuato dalla vicinanza tra il pianeta e la sua stella madre, pari a meno di 2 raggi stellari. Il tutto \u00e8 stato reso possibile grazie allo studio delle variazioni di luce della stella madre di Kepler 78b attraverso lo spettrometro HARPS-N del Telescopio Nazionale Galileo delle Canarie e lo spettrometro Hires del Keck Observatory delle Hawaii. Secondo le misure effettuate da Francesco Pepe e colleghi, riportate sulla rivista \u201cNature\u201d, Kepler 78b ha una massa pari circa a 1,86 masse terrestri e una densit\u00e0 di 5,3 g\/cm^3. Risultati compatibili sono stati ottenuti da Andrew W. Howard e colleghi, i quali nel loro articolo pubblicato sulla stessa rivista hanno riportato una massa pari a 1,96 masse terrestri e una densit\u00e0 pari a 5,57 g\/cm^3. Tale densit\u00e0 rivela una composizione di ferro e roccia, proprio come la Terra. Ma c\u2019\u00e8 una differenza sostanziale tra Kepler 78b e il nostro pianeta. Si tratta dell\u2019elevata vicinanza dell\u2019esopianeta alla sua stella madre. Cos\u00ec la superficie del pianeta raggiunge temperature molto elevate pari circa a 2000\u00b0C. Ci\u00f2 rende Kepler 78b inospitale.<\/p>\n
![\"\"](\"http:\/\/www.osservatoriofeynman.eu\/Hypatia\/cfa_-_earth_and_kepler-78b_comparison-sm_0.jpg\")
![\"\"](\"http:\/\/www.osservatoriofeynman.eu\/Hypatia\/exo_dischist.png\")
<\/p>\n![\"\"](\"http:\/\/www.osservatoriofeynman.eu\/Hypatia\/SETI_ITALIA_2001.jpg\")
Per cui, come spiega Margherita Hack: \u201cSe anche il dialogo fosse possibile, il segnale partito da una stella a 100 anni luce da noi ci arriverebbe 100 anni dopo e la nostra risposta arriverebbe dopo altri 100 anni<\/em>\u201d. Nonostante l\u2019utilizzo di strumenti sempre pi\u00f9 sofisticati, per il momento l\u2019esito degli esperimenti condotti \u00e8 negativo. Il 15 Agosto del 1977 \u00e8 stato captato un forte segnale radio a banda stretta che apparentemente non proveniva n\u00e9 dalla Terra n\u00e9 dal resto del Sistema Solare. Tale segnale, a cui venne dato il nome di \u201cSegnale Wow!\u201d, dal commento che il dottor Jerry R. Ehman scrisse a fianco ad esso, dur\u00f2 72 secondi e non si ripet\u00e9 mai pi\u00f9. Inoltre nel 2011 il SETI ha segnalato la ricezione di due altri strani segnali captati puntando le antenne verso alcuni esopianeti scoperti dalla missione Kepler. Anche questi segnali per\u00f2, non si sono pi\u00f9 ripetuti, pertanto si ritiene siano stati prodotti da interferenze terrestri. Nonostante ci\u00f2 il programma SETI continua, anche senza il sostegno della NASA e del governo degli Stati Uniti che hanno perso il loro interesse. Il progetto viene quindi finanziato da privati o portato avanti da volontari nei radio osservatori.<\/p>\n