James Webb rileva acqua semi-pesante su WASP-39b: cosa ci dice sulla ricerca di mondi abitabili

Il telescopio spaziale James Webb (JWST) ha raggiunto un nuovo traguardo nell’esplorazione degli esopianeti: per la prima volta è stata rilevata acqua semi-pesante, o HDO, nell’atmosfera di un pianeta al di fuori del Sistema Solare.\n\nLa scoperta non è una prova di vita. WASP-39b è infatti un gigante gassoso estremamente caldo e, per quanto sappiamo, inabitabile. Il risultato è però importante perché introduce un nuovo strumento per capire come si formano i pianeti, da dove arriva la loro acqua e come cambiano le loro atmosfere nel tempo.\n\n## La prima rilevazione di HDO su un esopianeta\n\nUn’équipe internazionale di astronomi ha analizzato gli spettri di trasmissione raccolti da diversi strumenti del JWST: NIRISS, NIRCam, NIRSpec e MIRI. L’osservazione si è concentrata su WASP-39b, un “Giove caldo” situato a circa 700 anni luce dalla Terra .\n\nNei dati è comparsa la firma spettrale dell’, una molecola d’acqua in cui uno dei due atomi di idrogeno è sostituito dal deuterio. Quest’ultimo è un isotopo dell’idrogeno: possiede un neutrone aggiuntivo nel nucleo e ha quindi una massa leggermente maggiore.\n\nLa rilevazione presenta una significatività statistica di , considerata robusta nel contesto dell’analisi .\n\n## Un rapporto deuterio-idrogeno insolitamente elevato\n\nLa presenza di HDO ha permesso ai ricercatori di stimare il rapporto tra deuterio e idrogeno, indicato con la sigla , nell’acqua dell’atmosfera di WASP-39b. Il valore ricavato è .\n\nSi tratta di un arricchimento significativo rispetto ai rapporti D/H misurati nei giganti gassosi del Sistema Solare — Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Il valore rilevato è inoltre numericamente compatibile con quelli osservati in alcuni ambienti protostellari e in oggetti della regione interna del Sistema Solare .\n\nIl rapporto D/H funziona, in pratica, come una sorta di “impronta chimica”: può conservare informazioni sulle condizioni in cui l’acqua si è formata e sui processi che l’atmosfera ha subito in seguito.\n\n## Le due spiegazioni principali\n\nSecondo il preprint analizzato dagli astronomi, l’elevata presenza di deuterio può essere spiegata da due scenari principali .\n\n### 1. Formazione in una regione fredda oltre la linea della neve\n\nWASP-39b potrebbe essersi formato lontano dalla propria stella, oltre la cosiddetta : la regione del disco protoplanetario in cui le temperature sono abbastanza basse da permettere all’acqua di condensare sotto forma di ghiaccio.\n\nIn queste zone, i ghiacci ricchi di deuterio avrebbero potuto entrare nei materiali che hanno costruito il pianeta. WASP-39b sarebbe poi migrato verso l’interno, fino all’orbita ravvicinata che occupa oggi, conservando in parte quella firma isotopica originaria .\n\n### 2. Processi atmosferici avvenuti nel tempo\n\nUn’altra possibilità è che l’arricchimento si sia prodotto gradualmente nell’atmosfera. Reazioni fotochimiche negli strati superiori, mescolamento verticale e fuga preferenziale dell’idrogeno più leggero nello spazio potrebbero aver aumentato, nel corso della storia del pianeta, la proporzione di deuterio nell’atmosfera osservata dal JWST .\n\nLe due ipotesi non hanno lo stesso significato: la prima riguarda soprattutto il luogo e le condizioni di formazione del pianeta; la seconda descrive l’evoluzione della sua atmosfera dopo la formazione. Ulteriori osservazioni e modelli saranno necessari per stabilire quale scenario spieghi meglio i dati.\n\n## Perché la scoperta conta per la ricerca di mondi abitabili\n\nWASP-39b non è un candidato realistico alla vita: è un pianeta gassoso e molto caldo. La rilevazione di HDO rappresenta però una per l’esoplanetologia del futuro .\n\nIl rapporto D/H è un tracciante prezioso della storia dell’acqua di un pianeta. Anche sulla Terra, il rapporto tra deuterio e idrogeno presente negli oceani aiuta gli scienziati a ricostruire l’origine dell’acqua e a valutare il contributo di diverse sorgenti, come asteroidi e comete .\n\nSe in futuro la stessa tecnica potrà essere applicata a un esopianeta roccioso e temperato, gli astronomi potrebbero cercare risposte a domande fondamentali:\n\n- È stata portata da materiali ricchi di ghiaccio provenienti dalle regioni più esterne del sistema planetario?\n- La radiazione della stella ospite ha modificato la composizione dell’acqua nel corso del tempo?\n- Il pianeta ha perso nello spazio una parte consistente del suo idrogeno più leggero?\n\nQuesti indizi non dimostrerebbero da soli l’esistenza della vita, ma aiuterebbero a valutare se un mondo roccioso possa aver mantenuto e condizioni potenzialmente compatibili con la vita .\n\nLa scoperta di HDO su WASP-39b mostra dunque che il James Webb dispone della sensibilità necessaria per seguire questa firma isotopica in un’atmosfera lontana. È un passo metodologico importante: prima di cercare la vita, gli astronomi devono capire la storia dell’acqua e dell’atmosfera dei pianeti che la potrebbero ospitare.