Le grandi lune possono essere un indizio per i pianeti abitabili

Poiché la luna è così importante per la vita sulla Terra, gli scienziati ipotizzano che una luna possa essere una caratteristica potenzialmente benefica per ospitare la vita su altri pianeti. La maggior parte dei pianeti ha lune, ma la luna terrestre è distinta in quanto è grande rispetto alle dimensioni della Terra; il raggio della luna è maggiore di un quarto del raggio terrestre, un rapporto molto più grande della maggior parte delle lune rispetto ai loro pianeti.

Un nuovo studio condotto dal team di ricerca ha esaminato la formazione della luna e ha concluso che solo alcuni tipi di pianeti potrebbero formare lune grandi rispetto ai loro pianeti ospiti. Il team afferma che comprendendo le formazioni lunari, hanno un vincolo migliore su cosa cercare quando si cercano pianeti simili alla Terra. Si aspettano che le elune [moons orbiting planets outside our solar system] dovrebbe essere ovunque, ma finora nessuna conferma.

Molti scienziati hanno storicamente creduto che la grande luna terrestre sia stata generata da una collisione tra la proto-Terra – la Terra nelle sue prime fasi di sviluppo – e un grande impattore delle dimensioni di Marte, circa 4,5 miliardi di anni fa. La collisione ha provocato la formazione di un disco parzialmente vaporizzato attorno alla Terra, che alla fine si è formato nella luna.

Per scoprire se altri pianeti possono formare lune di dimensioni simili, il team di ricerca ha condotto simulazioni di impatto al computer, con un numero di ipotetici pianeti rocciosi simili alla Terra e pianeti ghiacciati di masse variabili. Speravano di identificare se gli impatti simulati avrebbero portato a dischi parzialmente vaporizzati, come il disco che formava la luna terrestre.

I ricercatori hanno scoperto che i pianeti rocciosi più grandi di sei volte la massa della Terra (6M) e i pianeti ghiacciati più grandi di una massa terrestre (1M) producono dischi completamente – piuttosto che parzialmente – vaporizzati e questi dischi completamente vaporizzati non sono in grado di formarsi in modo frazionario grandi lune.

Il team di ricerca ha scoperto che se il pianeta è troppo massiccio, questi impatti producono dischi completamente di vapore perché gli impatti tra pianeti massicci sono generalmente più energetici di quelli tra pianeti piccoli. Dopo un impatto che si traduce in un disco vaporizzato, nel tempo il disco si raffredda ed emergono le lune liquide, i mattoni della luna. In un disco completamente vaporizzato, le lune in crescita nel disco subiscono una forte resistenza di gas dal vapore, che cade sul pianeta molto rapidamente.

“Al contrario, se il disco viene vaporizzato solo parzialmente, le lune non sentono una forte resistenza di gas”, ha affermato Hidenori Genda, professore associato presso l’Earth-Life Science Institute (ELSI), coautore dello studio.

“La domanda a cui ci siamo proposti di rispondere è: tutti i pianeti possono formare lune sostanziali?” ha detto il coautore dello studio Erik Asphaug, professore presso l’Università dell’Arizona, Lunar and Planetary Laboratory.

“Di conseguenza, concludiamo che un disco completamente di vapore non è in grado di formare lune di dimensioni frazionarie”, ha affermato l’autore principale dello studio Miki Nakajima, assistente professore presso il Dipartimento di Scienze della Terra e dell’Ambiente presso l’Università di Rochester. “Le masse planetarie devono essere inferiori a quelle soglie che abbiamo identificato per produrre tali lune”.

I vincoli delineati da Nakajima e dai suoi colleghi sono importanti per gli astronomi che indagano sul nostro universo; i ricercatori hanno rilevato migliaia di esopianeti e possibili esolune, ma devono ancora individuare definitivamente una luna in orbita attorno a un pianeta al di fuori del nostro sistema solare.

Questa ricerca potrebbe dare loro un’idea migliore di dove cercare.

“La ricerca di esopianeti si è in genere concentrata su pianeti più grandi di sei masse terrestri. Stiamo proponendo che, invece, dovremmo guardare ai pianeti più piccoli perché probabilmente sono candidati migliori per ospitare lune leggermente grandi “, ha affermato Nakajima.

Figura 2. Sistemi pianeta-luna nel sistema solare

Per i pianeti rocciosi la cui dimensione supera quella della Terra del 60%, o la cui massa è maggiore di sei volte quella della Terra (il pianeta in alto a sinistra), e per i pianeti ghiacciati più del 30% più grandi della Terra, o una Terra- massa (i primi due pianeti a destra) non è possibile formare lune considerevoli da impatti giganti, secondo il nuovo studio. Non esistono tali “super-Terre” nel nostro sistema solare, quindi la previsione si applica alle ricerche astronomiche di pianeti attorno ad altre stelle. La previsione è coerente con i sistemi pianeta-luna nel sistema solare, inclusi Terra-luna (a sinistra) e Plutone-Caronte (a destra) che sono mostrati qui. Credito: Nakajima et al., Comunicazioni sulla natura

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