Il telescopio spaziale James Webb della NASA ha scoperto un esopianeta straordinario situato a quasi 700 anni luce dalla Terra, che presenta un ciclo meteorologico giornaliero senza precedenti nel nostro sistema solare. Il pianeta, denominato WASP-121b, possiede nubi composte interamente da minerali e metalli che si formano ogni mattina sul suo lato notturno più freddo e si dissolvono completamente al calar della notte sul suo lato diurno rovente. I risultati, già pubblicati sulla rivista Nature Astronomy, forniscono la mappa atmosferica più dettagliata mai realizzata di un esopianeta. Questa è già di per sé una conquista straordinaria.
Il gruppo di ricerca, guidato da astronomi del Massachusetts Institute of Technology, ha utilizzato i potenti strumenti a infrarossi del Webb per osservare il pianeta durante più periodi orbitali, catturando dettagli senza precedenti sulla sua dinamica atmosferica. WASP-121b è classificato come un Giove caldo, un gigante gassoso con circa 1,8 volte la massa di Giove che orbita attorno alla sua stella ospite a una distanza estremamente ravvicinata. Un singolo giro orbitale dura appena 1,27 giorni terrestri, perciò il pianeta completa un intero ciclo giorno-notte in circa 30 ore. Ciò significa che ogni fenomeno meteorologico è già osservabile nell'arco di una sola giornata terrestre.
La differenza di temperatura tra i due emisferi è impressionante. Il lato diurno raggiunge circa 3.500 gradi Kelvin, una temperatura sufficiente a scindere le molecole d'acqua in atomi di idrogeno e ossigeno e a far evaporare ferro, titanio e altri metalli. Il lato notturno, benché sia ancora estremamente caldo per gli standard terrestri a circa 1.500 gradi Kelvin, è però sufficientemente freddo perché questi metalli e minerali vaporizzati si condensino in nubi. I violenti venti atmosferici del pianeta, misurati a velocità superiori a 5.000 chilometri orari, trasportano continuamente materiale tra i due emisferi, così da creare un ciclo perpetuo che è già stato confermato più volte.
Ciò che rende questo ciclo meteorologico particolarmente affascinante è la sua prevedibilità quotidiana. Quando il gas carico di minerali fluisce dal lato diurno verso quello notturno attraverso correnti a getto ad alta quota, il raffreddamento provoca la condensazione dell'ossido di titanio, dell'ossido di alluminio e dei composti silicatici in densi strati nuvolosi. Queste nubi attraversano il lato notturno e cominciano a spostarsi di nuovo verso il lato diurno attraverso correnti atmosferiche inferiori. Avvicinandosi alla regione del terminatore, l'intensa radiazione stellare vaporizza rapidamente le nubi, perché le temperature sono troppo elevate perché i minerali restino allo stato solido. È un processo che si ripete con notevole regolarità.
Il dottor Thomas Mikal-Evans, autore principale dello studio, ha descritto il fenomeno come un motore meteorologico su scala planetaria alimentato da differenze estreme di temperatura. Il gruppo di ricerca ha identificato specifiche specie minerali all'interno delle nubi analizzando le caratteristiche di assorbimento nello spettro infrarosso del pianeta. Tra i composti rilevati vi è il corindone, il minerale che sulla Terra forma rubini e zaffiri, così come goccioline di ferro e particelle di biossido di titanio. In sostanza, le nubi di WASP-121b producono una pioggia di gemme liquide e metallo fuso, una realtà che fino a pochi anni fa sarebbe parsa impossibile. È già chiaro che si tratta di un mondo unico.
La scoperta ha implicazioni significative per la comprensione della chimica atmosferica su mondi ben oltre il nostro sistema solare. La possibilità di tracciare i modelli meteorologici su un pianeta a centinaia di anni luce di distanza dimostra le straordinarie capacità del telescopio Webb e apre nuove strade per lo studio della dinamica atmosferica su esopianeti potenzialmente abitabili. Gli scienziati hanno osservato che le stesse tecniche potranno essere applicate a mondi rocciosi più piccoli situati nelle zone abitabili delle loro stelle, poiché la sensibilità degli strumenti è già sufficiente per rilevare segni di nubi d'acqua o di attività biologica.
La ricerca sfida anche i modelli atmosferici esistenti, che presupponevano condizioni meteorologiche più uniformi sui pianeti con rotazione sincrona. La complessa interazione tra radiazione, correnti ventose e condensazione chimica osservata su WASP-121b suggerisce che i sistemi meteorologici esoplanetari potrebbero essere molto più dinamici e vari di quanto teorizzato in precedenza. Ulteriori osservazioni con il Webb sono già pianificate per studiare l'atmosfera del pianeta su scale temporali più lunghe, perché la comunità scientifica è convinta che questo esopianeta potrà rivelare ancora più sorprese.
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