Team 10

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. 

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.