Team 10

Team 10

Giovanni Vladilo, Astronomo Associato

giovanni.vladilo@inaf.it


INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste


Lorenzo Biasiotti Assegnista di Ricerca

INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste


Erica Bisesi

Assegnista di Ricerca

INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste

Stavro Ivanovski

Ricercatore Astronomo

INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste


Michele Maris

Ricercatore Astronomo

INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste

Giuseppe Murante

Ricercatore Astronomo

INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste

Laura Silva

Ricercatore Astronomo

INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste

Marco Fulle

Ricercatore Astronomo

INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste

Isabella Pagano Primo Ricercatore

Osservatorio Astrofisico di Catania


Lo studio dell’abitabilità degli esopianeti sta diventando centrale in ambito astrobiologico. Storicamente tale studio viene effettuato utilizzando modelli climatici che simulano variazioni dell’insolazione planetaria per diversi tipi di stelle. Esistono però molti altri fattori che determinano se un pianeta possa essere effettivamente abitabile. Nel nostro Team svolgiamo un attività di modellizzazione climatica finalizzata a esplorare l’impatto sull’abitabilità di un ampio ventaglio di parametri planetari. Le nostre simulazioni generano indici di abitabilità basati sull’impatto biologico e climatologico della temperatura superficiale. Lo studio permetterà di correlare l’abitabilità con l’osservabilità di composti atmosferici al fine di ottimizzare la ricerca di biomarcatori nelle atmosfere di esopianeti.



Kepler452b


Abitabilità dell’esopianeta Kepler 452b (Silva et al. 2017b). L’indice di abitabilità h050 stimato con il codice ESTM è plottato in funzione della pressione atmosferica superficiale per valori crescenti di gas serra CO2 (colori verde, blu e rosso) e per due tipi di struttura interna planetaria (linee continue: pianeta roccioso; linee tratteggiate: pianeta roccioso con acqua).








Bistabilita


Confronto tra stabilità climatica e indice di abitabilità in funzione del semiasse maggiore e dell’eccentricità orbitale (Murante et al. 2020). Colore di fondo: indice di abitabilità (vedi scala sulla barra orizzontale). Cerchi: casi che mostrano bistabilità (la scala di colori sulla barra verticale mostra la probabilità di avere un pianeta in condizioni di snowball).

Nell’ambito del nostro progetto abbiamo aggiornato, ricalibrato e validato il modello climatico ESTM (Vladilo et al. 2015), introducendo un trattamento più realistico dei ghiacci e dell’albedo delle nubi (Biasiotti et al., in preparazione). Stiamo poi estendendo il trasporto radiativo ad atmosfere con composizioni chimiche non terrestri, illuminate da stelle diverse dal Sole (Simonetti et al., in preparazione). Parallelamente allo sviluppo di modelli climatici, stiamo effettuando ulteriori studi, di cui citiamo nel seguito alcuni esempi.


Abbiamo applicato ESTM per studiare la bistabilità climatica utilizzando una suite di oltre 20.000 simulazioni ottenute variando pressione atmosferica, insolazione, inclinazione dell'asse di rotazione ed eccentricità orbitale. Per ogni set di parametri abbiamo utilizzato diversi valori di temperatura iniziale. Abbiamo trovato che nel 5% dei casi studiati il ​​clima ammette due soluzioni stabili, una temperata e una ghiacciata, con un forte impatto sull’abitabilità. Un risultato originale che emerge da questo lavoro è l’esistenza di una correlazione tra bi-stabilità e abitabilità degli esopianeti (Murante et al. 2020).


Stiamo studiando gli effetti della vegetazione sull’abitabilità planetaria. Abbiamo incluso nel codice ESTM equazioni atte a seguire l'evoluzione della copertura vegetale sui pianeti. Abbiamo implementato sia una equazione logistica che un modello "savana" in cui tre diverse vegetazioni competono tra loro. L'evoluzione della vegetazione è stata accoppiata a quella della temperatura superficiale tramite il feedback vegetazione-albedo. I risultati preliminari evidenziano un incremento della zona abitabile al suo confine esterno (M. Nastasi, tesi di laurea, Università di Torino, relatore A. Provenzale, correlatore G. Murante). L’effetto, seppur piccolo (1-3%), è interessante in quanto la vegetazione produce un feedback favorevole al mantenimento della vita in pianeti abitabili.


Abbiamo studiato l’abitabilità planetaria all’interno di sistemi stellari binari (Simonetti et al. 2020). Utilizzando distribuzioni statistiche osservative, abbiamo generato campioni simulati di un gran numero di tali sistemi. Abbiamo quindi studiato la frequenza di casi in cui esistono zone abitabili che, oltre a essere dinamicamente stabili, hanno un valore ottimale di insolazione ricevuta dalle due stelle. I risultati indicano quanto sono frequenti le zone abitabili stabili in funzione del tipo spettrale e della separazione delle due stelle del sistema. Per particolari configurazioni di parametri stellari, abbiamo scoperto l’esistenza di zone abitabili estese, che potrebbero ospitare pianeti abitabili non bloccati marealmente attorno a stelle fredde. Grazie a questi risultati intendiamo applicare i nostri studi climatologici a casi di particolare interesse per la ricerca di pianeti abitabili in sistemi binari.



Abitabilità Binarie


Aumento dell’estensione della zona abitabile circumstellare in funzione della massa della stella ospite in un sistema stellare binario (Simonetti et al. 2020). L’indice wSB indica di quanto si è estesa la zona abitabile rispetto al caso in cui la stella centrale sia singola.


Vegetazione Dune


Studio preliminare della frazione di vegetazione planetaria in funzione della latitudine e della fase orbitale in un pianeta freddo e senza oceani per un particolare set di parametri. Da Bisesi (2019, internal report CNR/IGG).