Rappresentazione artistica di Ariel in volo verso L2, a 1.5 milioni di km dalla Terra. Crediti: Esa/Stfc Ral Space/Ucl/Europlanet-Science Office
Venerdì 8 novembre scorso la Nasa ha annunciato la propria partecipazione alla missione Esa Ariel (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey). Il contributo Nasa, denominato Case (Contribution to Ariel Spectroscopy of Exoplanets), sarà gestito dal Jet Propulsion Laboratory di Pasadena (California) sotto il coordinamento di Mark Swain e si aggiungerà alle già molto importanti performance scientifiche di Ariel.
«Sono entusiasta del fatto che la Nasa collaborerà con l’Esa in questa storica missione per spingere la nostra comprensione di ciò di cui sono fatte le atmosfere degli esopianeti e di come questi pianeti si formano e si evolvono. Più informazioni abbiamo sugli esopianeti, più ci avviciniamo alla comprensione delle origini del Sistema solare e all’avanzamento della nostra ricerca di pianeti simili alla Terra altrove», ha dichiarato Thomas Zurbuchen, amministratore associato del Direttorato missioni scientifiche della Nasa a Washington DC (Usa)
Ariel è stata selezionata nella primavera 2018 e sarà la quarta missione di classe media del programma Cosmic Vision dell’Esa. Sarà lanciata da un razzo Ariane dalla Guyana Francese nel 2028, e dopo un percorso di circa 1 milione e mezzo di km, raggiungerà la sua postazione di lavoro, denominata “secondo punto Lagrangiano (L2)” del sistema Terra-Sole, una posizione particolarmente favorevole per stabilità gravitazionale e termica. Da L2, Ariel esplorerà per la prima volta le atmosfere di più di mille pianeti in orbita attorno a stelle oltre il nostro Sole.
Dopo la prima osservazione di un gioviano caldo in orbita ad una stella di tipo solare, compiuta nel 1995, che ha visto gli autori – Michel Mayor e Didier Queloz – premiati con il Nobel per la Fisica 2019, gli scienziati hanno trovato più di 4.000 pianeti extrasolari nella Via Lattea. Queste migliaia di pianeti sono solo una piccola frazione di quelli presenti nella nostra galassia, ma mostrano una varietà di caratteristiche completamente inaspettata sulla base della conoscenza del Sistema solare e, a oggi, solo per una manciata di essi è stato possibile sondarne l’atmosfera.
Ariel osserverà molte centinaia di pianeti, principalmente “in transito” davanti alla stella madre, e sarà in grado di vedere le impronte chimiche – o “spettri” – che l’atmosfera del pianeta lascia sulla luce della sua stella. Queste impronte digitali esoplanetarie permetteranno di studiare la composizione, le proprietà fisiche e chimiche e i processi in corso in almeno mille atmosfere di altri mondi.
Lo strumento Case sarà sensibile alla luce alle lunghezze d’onda a cavallo tra la banda ottica e il vicino infrarosso, che è invisibile agli occhi umani. Ciò integra l’altro strumento di Ariel, chiamato spettrometro a infrarossi, che opera a lunghezze d’onda più lunghe. Gli studi che Ariel con Case potrà effettuare saranno così profondi da consentire addirittura lo studio delle nubi e dei moti nuvolosi nelle atmosfere degli esopianeti.
Ariel è la prima missione interamente dedicata all’osservazione delle atmosfere planetarie. La possibilità di osservare un’atmosfera contemporaneamente nella banda ottica e infrarossa è una delle sue carte vincenti, perché permetterà di osservare molecole di diversi elementi e ricostruire la stratificazione dell’atmosfera. In alcuni casi particolarmente favorevoli si potranno addirittura osservare venti e determinare le caratteristiche climatiche.
Ariel si concentrerà soprattutto sui pianeti molto caldi, intorno ai 300 °C, includendo sia giganti gassosi di tipo gioviano o sub-nettuniano che le cosiddette super-Terre, mondi rocciosi poco più grandi del nostro. Mentre questi pianeti sono troppo caldi per ospitare la vita così come la conosciamo, ci diranno molto su come i pianeti e i sistemi planetari si formano e si evolvono. Inoltre, i risultati di Ariel potranno essere i precursori di futuri telescopi, con i quali si potrà guardare a mondi più piccoli e più freddi con condizioni simili a quelle della Terra.
La partecipazione della Nasa al progetto conferma la rilevanza mondiale di Ariel, ne rafforza le performance e consentirà un eccezionale spazio di scoperte e nuova scienza nel campo dello studio degli esopianeti e delle loro atmosfere, una delle discipline più innovative dell’astrofisica moderna.
Ariel sarà realizzata da un consorzio internazionale in cui l’Italia ha un ruolo molto rilevante. Il contributo del nostro paese, sostenuto dall’Agenzia spaziale italiana, è svolto da un team coordinato dai due co-principal investigator dell’Istituto nazionale di astrofisica – Giuseppe Malaguti e Giusi Micela, autori di questo articolo – e di cui fanno parte l’Università di Firenze, la Sapienza Università di Roma e il Consiglio nazionale delle ricerche. Case è una Mission of Opportunity del programma Astrophysics Explorers, gestita dal Jpl della Nasa.