Ogni mattina, sul gigantesco esopianeta WASP-94A b, si addensano nel cielo nuvole composte da minerali rocciosi. Verso sera, quelle nuvole scompaiono.
Grazie alle osservazioni del telescopio spaziale James Webb (JWST), gli astronomi hanno scoperto questo spettacolare ciclo meteorologico giornaliero su un mondo distante, situato a quasi 700 anni luce dalla Terra nella costellazione del Microscopio. Questa scoperta rappresenta una delle prime volte in cui gli scienziati hanno osservato direttamente il ciclo delle nuvole su un esopianeta di tipo Giove caldo.
La scoperta ha inoltre fornito ai ricercatori una visione molto più chiara dell’atmosfera del pianeta, aiutandoli a comprendere meglio di cosa è composto il nostro pianeta e come si comporta il suo clima. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Science .
“Ho studiato gli esopianeti per 20 anni e la diffusa nuvolosità è sempre stata una spina nel fianco. Sappiamo da tempo che le nubi sono onnipresenti sui pianeti simili a Giove caldi, il che è fastidioso perché è come cercare di osservare il pianeta attraverso una finestra appannata”, ha affermato il coautore e responsabile del programma, David Sing, professore emerito di Scienze della Terra e Planetarie presso la Johns Hopkins University. “Non solo siamo riusciti a schiarire la vista, ma possiamo finalmente determinare di cosa sono composte le nubi e come si condensano ed evaporano mentre si muovono attorno al pianeta.”
Condizioni meteorologiche estreme su WASP-94A b
Per studiare WASP-94A b, gli scienziati hanno osservato il pianeta mentre transitava davanti alla sua stella ospite. Durante questo transito, il JWST è stato in grado di esaminare separatamente il bordo anteriore e quello posteriore del pianeta mentre si muoveva attraverso la luce della stella.
Il bordo anteriore rappresenta il lato mattutino del pianeta, dove i venti atmosferici trasportano l’aria dal lato notturno più freddo verso il lato diurno intensamente caldo. Il bordo posteriore funge da lato serale, dove l’aria si muove di nuovo verso l’oscurità.
Le osservazioni hanno rivelato una netta differenza tra le condizioni del mattino e della sera. Il lato mattutino era ricoperto da nuvole composte da silicato di magnesio, un minerale comunemente presente nelle rocce terrestri. Il lato serale, invece, appariva quasi completamente privo di nuvole.
I ricercatori ritengono che ci siano due possibili spiegazioni per la scomparsa delle nuvole. Una ipotesi è che i forti venti le trascinino in profondità nell’atmosfera del pianeta sul lato diurno più torrido, nascondendole di fatto alla vista. Un’altra possibilità è che le nuvole evaporino quando si spostano verso temperature superiori a 1.000 gradi, in modo simile a come la nebbia mattutina si dissolve sulla Terra, ma in condizioni molto più estreme.
“È stata una sorpresa enorme. Ci si aspettava qualche differenza, come temperature più fresche al mattino rispetto alla sera: è un fenomeno naturale che sperimentiamo qui sulla Terra”, ha detto Sing. “Ma quello che abbiamo visto è stata una vera e propria dicotomia tra le condizioni meteorologiche sui due lati del pianeta, e differenze enormi nella copertura nuvolosa, e questo cambia completamente la nostra visione del pianeta.”
James Webb scruta attraverso nuvole aliene
Il cielo serale più limpido ha offerto agli scienziati un’opportunità che prima era impossibile con telescopi più vecchi come Hubble. Isolando il lato del pianeta privo di nuvole, i ricercatori hanno potuto esaminare direttamente l’atmosfera stessa, invece di fare una media tra le regioni nuvolose e quelle serene.
“Con il telescopio Hubble, quando effettuavamo questo tipo di osservazioni, ottenevamo una visione media dell’intero pianeta, con i dati provenienti dalle nuvole e dall’atmosfera compressi e indistinguibili”, ha affermato il primo autore Sagnick Mukherjee, ricercatore post-dottorato presso l’Arizona State University, che all’epoca della ricerca era studente alla Johns Hopkins e all’UC Santa Cruz. “Questo approccio con il JWST ci permette di localizzare le nostre osservazioni, il che ci ha aiutato a osservare il ciclo delle nuvole.”
I dati più precisi hanno anche risolto un mistero di lunga data sulla composizione chimica del pianeta. Misurazioni precedenti suggerivano che WASP-94A b contenesse centinaia di volte più ossigeno e carbonio di Giove, un dato che non si conciliava con le teorie esistenti sulla formazione planetaria.
Le nuove osservazioni delineano un quadro ben diverso. Gli scienziati stimano ora che il pianeta contenga solo circa cinque volte più ossigeno e carbonio di Giove, risultando quindi molto più simile al pianeta gigante del nostro sistema solare di quanto si credesse in precedenza.
Una nuova finestra sulle atmosfere aliene
I Giove caldi sono pianeti giganti gassosi che orbitano estremamente vicino alle loro stelle, persino più vicino di quanto Mercurio orbiti attorno al Sole. Grazie al loro intenso calore e alle radiazioni, questi pianeti offrono agli scienziati laboratori naturali ideali per studiare la chimica atmosferica e il comportamento delle nubi in condizioni estreme.
Dopo aver studiato WASP-94A b, il team di ricerca ha esaminato altri otto pianeti gioviani caldi e ha identificato un ciclo di nubi simile su altri due mondi: WASP-39 b e WASP-17 b.
In seguito, i ricercatori prevedono di ampliare la ricerca utilizzando un programma di osservazione più ampio del JWST, che studierà i cicli delle nubi su molti esopianeti diversi, tra cui un insolito gigante gassoso che attraversa la zona abitabile su un’orbita eccentrica.
Abstract
Gli spettri delle atmosfere degli esopianeti sono influenzati da aerosol (nubi e foschie) di origine incerta. I meccanismi di formazione degli aerosol proposti includono la condensazione di gas o reazioni fotochimiche. Abbiamo misurato lo spettro di trasmissione dell’esopianeta gigante gassoso in rotazione sincrona WASP-94A b e abbiamo identificato un’asimmetria nella sua atmosfera. Il bordo mattutino è più freddo e nuvoloso, mentre il bordo serale è più caldo e presenta caratteristiche di assorbimento dell’acqua gassosa. Interpretiamo questa differenza come dovuta alla formazione di goccioline di nube vicino al bordo mattutino, che evaporano durante la circolazione verso il bordo serale. Gli aerosol dominanti sono nubi che si spostano ciclicamente tra il lato diurno e quello notturno dell’atmosfera, non foschie fotochimiche. L’asimmetria risultante può falsare significativamente le misurazioni dell’abbondanza chimica, a meno che non sia disponibile una spettroscopia risolta al bordo.
Materials provided by Johns Hopkins University. Note: Content may be edited for style and length.
Sagnick Mukherjee, David K. Sing, Guangwei Fu, Kevin B. Stevenson, Stephen P. Schmidt, Harry Baskett, Mei Ting Mak, Patrick McCreery, Natalie H. Allen, Katherine A. Bennett, Duncan A. Christie, Carlos Gascón, Jayesh Goyal, Éric Hébrard, Joshua D. Lothringer, Mercedes López-Morales, Jacob Lustig-Yaeger, Erin M. May, L. C. Mayorga, Nathan Mayne, Lakeisha M. Ramos Rosado, Henrique Reggiani, Zafar Rustamkulov, Kevin C. Schlaufman, Kristin S. Sotzen, Daniel Thorngren, Le-Chris Wang, Maria Zamyatina. Cloudy mornings and clear evenings on a gas giant exoplanet. Science, 2026; 392 (6800): 858 DOI: 10.1126/science.adx5903
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