1° Forum di Astronomia Amatoriale Italiano

A quanto ho letto, comunemente, per pianeti di tipo terrestre si intende molto genericamente i pianeti costituiti principalmente da rocce. Ho letto anche che si stima che questi possano avere una massa fino a 10 volte la Terra.

Vorrei restringere il concetto di “Pianeta di tipo terrestre” a pianeta di massa sufficiente e non eccessiva perchè, posto che vi siano tutte le altre condizioni occorrenti, sia idoneo allo sviluppo di un ecosistema vivente comparabile con quello terrestre, cioè popolato da una grande varietà di organismi vegetali ed animali.

Non ho però trovato nessuna stima di quale siano i limiti minimo e massimo di massa per questi pianeti.
Del limite minimo, capisco che dovrebbe essere il minimo di massa occorrente perchè un pianeta sia in grado di trattenere l'ossigeno nell'atmosfera, piuttosto che lasciarselo sfuggire nello spazio. A questo proposito ho trovato solo una vaga affermazione che dovrebbe essere una via di mezzo tra Marte e Terra.
Del limite massimo non ho la più pallida idea, né di quale sia, né di cosa lo determini.

Qualcuno può aiutarmi a trovare informazioni in merito?

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Zievatron
(Il Nuovo Druido)

Articolo molto bello quanto complesso, anche se non molto pertinente al "limite di massa per la vita terrestre":
http://seagerexoplanets.mit.edu/ftp/Pap ... er2007.pdf

In questo articolo si studia la relazione tra massa, raggio e composizione di un pianeta.
Ho impiegato 4-5 ore a decifrarlo e capirlo tutto, ma è un lavoro davvero ben fatto ^_^
per risparmiarti la fatica: in pratica grazie alla pressione degli elettroni degeneri possiamo avere pianeti terrestri (dove per terrestri si intende una composizione a base di ferro, silicati e acqua) anche di migliaia di masse terrestri ma con solo 3.5 volte il diametro. Ciò porta a densità ritenute impossibili, fino a 400-600 g/cc, quando il materiale più denso possibile in condizioni normali è l'Osmio (22.6 g/cc)

Questo per dirti che possono esistere pianeti di composizione terrestre con una gravità davvero immensa.
Il limite inferiore è soprattutto quello di trattenimento dell'idrogeno in atmosfera. Da questo punto di vista la Terra è il minimo pianeta possibile in grado di ospitare la vita come la conosciamo noi: Venere ha l'81% della nostra massa, ma non è in grado di trattenere efficacemente l'idrogeno.

Un limite superiore non so se avrebbe senso porlo. Sappiamo che da una certa massa in poi il pianeta trattiene l'idrogeno, e quindi anche l'acqua non evapora nello spazio. A un certo punto la gravità sarebbe davvero enorme, ma noi abbiamo esperienza di evoluzione della vita solo su di un pianeta, è difficile espandere il nostro modello anche ad altri pianeti, anche se non molto diversi...

Per me la gravità è un problema secondario nell'evoluzione della vita. quello principale è l'energia e il secondo il materiale. Quindi 1) in fascia abitabile 2) possibilmente non un gigante gassoso o un pianeta di ferro.
Se però intendi un ecosistema come lo conosciamo noi allora la risposta è ovvia: una massa terrestre Con gravità maggiori l'evoluzione seguirebbe di sicuro strade diverse (es. più arti, ossa robuste ecc)

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Osservo con: Riflettore Newton della Optrons 127/1000 f/8 (2006), oculari scarsi K20 e K9 e gli ottimi PL10 e WA12 di Vicchio (grazieee! ^^); Binocolo Leica 8x32 BN; 2 Rifrattorini con cui ho iniziato

Osservo da...
Cuorgnè (TO) - 330 m.s.l.m.
45°23' N ---- 07°39' E
Ceresole Reale (TO) 1585 m.s.l.m. - PNGP
45°26' N ---- 07°13' E

L'argomento lo trovo molto interessante. Purtroppo l'inglese rappresenta un ostacolo non da poco.
Mi ci vorrebbe qualcosa in italiano.


Ma se sono fatti di materia degenere, è ancora corretto considerarli pianeti? Non è che sono resti di stelle decedute?


Questo mi lascia perplesso per due informazioni discordanti trovate e vorrei approfondire la questione.
1. Perchè l'idrogeno? Il problema della massa minima non è da rapportarsi alla possibilità di trattenere l'ossigeno? Mi sembra che è l'ossigeno che ci serve avere nell'amosfera, insieme all'azoto, non l'idrogeno.
2. Ho trovato, non ti so dire ora dove, che la massa minima, per una atmosfera minima ma sufficiente, sarebbe da individuarsi tra quella di Marte e quella della Terra, o persino tra quella di Marte e quella di Venere.
Da dove scaturiscono queste discordanze?


Adesso non saprei dirti nè a che punto, nè con sicurezza per quali problemi, ma anche una gravità molto alta è probabile che costituisca un ostacolo serio per la vita, sia in quanto cusa di trasformazioni importanti nella materia, sia per il peso degli stessi ipotetici organismi viventi che diventerebbe facilmente insostenibile.


No. Chiariamo bene questo punto.
Non intendo un ecosistema pressochè gemello di quello terrestre, Quindi il numero degli arti, la robustezza delle ossa o che altro non conta nulla. Soltanto un ecosistema che sia abbastanza complesso da avere una ampia varietà di piante ed animali, in qualunque modo siano fatti, piuttosto che un ecosistema di batteri e, al massimo qualche fungo o lichene.

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Zievatron
(Il Nuovo Druido)

No, la pressione degenere la si raggiunge solo nel nucleo del pianeta. Anche nel nucleo terrestre c'è un primo accenno di questi fenomeni, seppur in modo molto ridotto. A masse maggiori l'effetto aumenta, e quindi anche aggiungendo massa si ha un aumento minore di raggio. In quell'articolo nella quarta-quinta pagina c'è un grafico con la relazione massa-raggio per diverse composizioni. E' in scala logaritmica, quindi se la materia non andasse incontro a effetti degeneri si avrebbero delle rette. Invece come puoi ben vedere sono delle curve che dopo un po' piegano verso il basso, verso valori maggiori di densità, mentre nelle masse minori (fino a 10-15 masse terrestri) restano abbastanza costanti. Gli effetti degeneri intervengono dalle 15 masse terresti in su, per divenire importanti verso le 100. Va detto però che pianeti di composizione terrestre (silicati, ferro e acqua) di tale masse sono estremamente improbabili. Ne sappianoa ncora troppo poco a riguardo, se si possono formare lo faranno probabilmente attorno a stelle molto massicce, che hanno avuto a loro volta dei dischi di accrescimento molto grandi.


Perchè la vita è basata sull'acqua, che è composta di idrogeno e ossigeno.
Il problema è questo: un pianeta che possiede acqua avrà anche un ciclo di evaporazione e precipitazione. Quando il vapore acqueo arriva nell'alta atmosfera viene bombardato di radiazioni anche abbastanza potenti, e può capitare che una molecola d'acqua si scinda in ossigeno e idrogeno. Se il pianeta non può trattenere l'idrogeno andrà incontro a una lenta disseccazione. È quello che è successo a Venere: la sua acqua, complice anche la mancanza di campo magnetico, veniva lentamente scissa in idrogeno e ossigeno, ma il primo veniva facilmente eccitato oltre lòa velocità di fuga. L'ossigeno rimasto orfano così si ossidava a quello che trovava, e un volta finiti i metalli ha attaccato il carbonio. Si può dire che la continua emorragia di idrogeno di Venere ha portato tutti i suoi probabili oceani primordiali a ricombinarsi in CO2. La Terra trattiene l'idrogeno a stento, e in effetti anche lei, nonostante la prtezione aggiuntiva del campo magnetico, perde costantemente questo elemento, con il risultato che gli oceani terrestri, seppur lentamente, stanno perdendo volume. Fra un miliardo di anni sulla Terra ci sarà probabilmente il 20% di acqua in meno (complice anche il futuro progressivo lento riscaldarsi del Sole)


Beh potrebbero svilupparsi forme di vita piatte e larghe, in grado di sostenere meglio il proprio peso e della atmosfera spessa. Una terra più massiccia della nostra tratterrebbe molto meglio qualsiasi gas, e quindi tenderebbe per forza ad avere un'atmosfera più densa. Questo è un altro motivo per cui si ritengono rari i pianeti di tipo terrestre abitabili di 100 masse terrestri: avrebbero giocoforza moltissima atmosfera, che li porterebbe ad assomigliare a giganti gassosi dal nuclelo molto massiccio (ne hanno confermato uno con un nulceo roccioso almeno da 70 masse terrestri, contro le 14 di quello di Giove)


Allora per quello che sappiamo noi basta una giusta temperatura e elementi giusti a disposizione, la gravità resta un fattore secondario.

Mi hai fatto venire in mente qualcosa che potrebbe rispondere per bene alla tua domanda!
Con le nuove scoperte di pianeti extrasolari si è finalmente cominciato a parlare in senso lato di pianeti abitabili e delle loro eventuali caratteristiche e classificazioni. È stato elaborato di recente un nuovo indice, l'ESI (Earth Similarity Index), che come da nome valuta quanto il pianeta sia simile alla Terra. Esso consiste nella produttoria di vari rapporti (Temperatura, raggio, densità e velocità di fuga) rispetto a quelli terrestri. La terra è per definizione 1, e più un pianeta è vicino all'1 più è simile alla Terra.
L'attuale record di ESI è detenuto da Gliese 667 Cc, con 0.87
Per confronto Marte è 0.66!

Ma c'è di più, nella lista dei non confermati cè KOI-736.01, con un ESI record di 0.98!
http://phl.upr.edu/projects/habitable-e ... g/list_esi

Poi ci sono anche altri parametri, e persino una tavola periodica dei pianeti! tutto nel sito dell'Arecibo Planet Habitability Laboratory
http://phl.upr.edu/projects/habitable-e ... og/methods
http://phl.upr.edu/projects/habitable-e ... og/results

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Osservo con: Riflettore Newton della Optrons 127/1000 f/8 (2006), oculari scarsi K20 e K9 e gli ottimi PL10 e WA12 di Vicchio (grazieee! ^^); Binocolo Leica 8x32 BN; 2 Rifrattorini con cui ho iniziato

Osservo da...
Cuorgnè (TO) - 330 m.s.l.m.
45°23' N ---- 07°39' E
Ceresole Reale (TO) 1585 m.s.l.m. - PNGP
45°26' N ---- 07°13' E

Allora non è sbagliato dire che il minimo occorrente di massa va ricercato tra Marte e la Terra. Andrebbe solo precisato che per valori di massa pari o minori di quello della Terra la disponibilità dell'acqua non è a tempo indeterminato. Ovviamente, però, la massa non dice quanta acqua è disponibile e, di conseguenza, è difficile valutare per quanto tempo ci sarà abbastanza acqua disponibile.
Si può però supporre che, come si pensa sia stato per la Terra, così per pianeti terra-simili l'acqua sia stata per la maggior parte raccolta in epoca successiva alla formazione del pianeta. Bisognerebbe rispondere alla domanda: A che età il pianeta ha raggiunto la sua massima ricchezza di acqua?.
Poi si potrebbe stimare il tempo di dimezzamento dell'acqua disponibile sul pianeta, Se questo è dell'ordine dei miliardi di anni, il pianeta è adatto allo sviluppo di un ecosistema complesso. Che poi non sarà per sempre sarebbe un' osservazione un po' banale in quanto niente è mai per sempre.
Infine, per rispondere alla mia domanda sulla massa minima di un pianeta terra-simile, quello che serve è la formula per calcolare il tempo di dimezzamento dell'acqua su un pianeta che non può trattenere al 100%.


O.K. Ma l'adattabilità della vita non è infinita. Questi adattamenti a sostenere gravità maggiori e atmosfere più dense saranno possibili a gravità forse fino al doppio della Terra, ma più si sale, più gli organismi devono farsi piccoli, piatti e larghi. Il pianeta dei granchi anch'esso potrà funzionare fino ad un certo punto. Oltre, anche il granchiettino farà troppa fatica ad andare in giro a procurarsi qualcosa da mangiare respirando un'atmosfera quasi liquida, ed intanto, un ecosistema popolato da niente di più che granchiettini minuscoli, risulta già un po' deludente come terra-simile. Per questo si dovrebbe trovare una stima del limite di massa-gravità entro il quale può essere ragionevole aspettarsi di trovare qualcosa di più del pianeta dei granchiettini minuscili.


L'indice di paragone con la Terra non mi piace perchè è troppo strettamente legato all'esempio Terra. Comunque, è certamente un discorso interessante. Solo che non risponde tanto bene alla mia domanda.


Ho dato un'occhiata Quanto vorrei che ci fosse una versione in italiano di quel sito per studiarmelo tutto per bene!
Intanto, ho notato una cosa, nelle descrizioni dei pianeti, che mi ha molto colpito.
Ad esempio ci sono questi due:
HD 85512b che ha massa 4.04 e gravità 1.33
Kepler-22b che ha massa 7.19 e gravità 1.27
Il secondo è parecchio più massiccio del primo, ma la sua gravità è persino minore. Com'è possibile?
Vedo inoltre che, comunque, l'incremento della gravità è molto modesto rispetto all'incremento della massa.
A questo punto devo per forza chiedere:
Come si calcola la gravità di un pianeta?

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Zievatron
(Il Nuovo Druido)

E caro mio, questi sono campi molto giovani della scienza, senza l'inglese non troverai molto di interessante ^^ Usa google traduttore, funziona molto bene a volte

Quello che dici tu, tempo di dimezzamento dell'acqua e limite di gravità per lo sviluppo della vita, sono buone idee che di sicuro non sono state ancora studiate approfonditamente, proprio perchè come dicevo il campo è molto giovane e abbiamo pochissimi dati utili. Servirebbe sapere almeno le composizioni dei pianeti, ma questa è una delle cose più difficili che ci siano. Solo per un pugno di pianeti, e tutti giganti gassosi, siamo riusciti a ottenere una stima della composizione atmosferica. Poi grazie a quel recente studio che ti ho linkato se conosciamo molto bene raggio e massa automaticamente sappiamo la composizione del pianeta con buona approssimazione...

Io sono dell'idea che ogni pianeta sotto la massa terrestre, se non è protetto da un forte campo magnetico faccia la fine di Venere in poco tempo... Un tempo di dimezzamento dell'acqua è calcolabilissimo, basta conoscere abbastanza dati per ricavare il tasso di erosione atmosferica da parte del vento stellare.

Ricorda che la scienza deve basarsi su quello che conosce già. E ad oggi l'unico ecosistema conosciuto è il nostro, quindi nella Ricerca per Pianeti Abitabili (dall'uomo, sottinteso) è stato elaborato l'ESI e altri indici (HZD e simili che sono tutti descritti su quel sito)

La gravità superficiale di un corpo dipende dalla massa di un corpo, ma anche dalla distanza dal centro di massa di esso. Quindi quel pianeta più massiccio dell'altro ha gravità minore perchè ha un raggio maggiore, abbastanza per compensare l'aumento di massa.

La gravità superficiale di un corpo si determina come
g= G*M / R^2
Dove G è la costante di gravitazione universale (6.67 * 10^-11) M è la massa del corpo e R è la distanza dal centro di esso in cui stai valutando il campo gravitazionale, quindi il raggio del pianeta se sei sulla sua suerificie.

Esempio: Terra
M= 5,9742 × 10^24 kg
R = 6.3781 x 10^6 m

g=6.67*10^-11*5.9742*10^24/(6.3781*10^6)^2= 9,80 m/s^2

Usando i tuoi due esemp, da un veloce calcolo posso ricavare il loro raggio:
corpo 1: Mscalata= 4.04 Mterr, 1.33 g
Rscalato=Radq(Mscalato/gscalato) = 1.74 raggi terrestri, 11.116 Km

Corpo 2: Ms= 7.19, 1.27 g
Rs= 2.38 raggi terrestri, 15.180 Km

Sono giusti? ^^

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Cuorgnè (TO) - 330 m.s.l.m.
45°23' N ---- 07°39' E
Ceresole Reale (TO) 1585 m.s.l.m. - PNGP
45°26' N ---- 07°13' E

ESATTOO!!

Per completezza, tanto che ci sei, aggiungi anche la densità a questi due corpicini?


Mi spiegheresti questi due?

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Zievatron
(Il Nuovo Druido)

Tieni a mente un particolare che venne fuori da una discussione a cui partecipai anni fa: la velocità dell'evoluzione biologica è legata alla temperatura "in primis" e poi "anche" alla forza di gravità superficiale di un pianeta, tu e Deepwatcher state discutendo di pianeti terrestri, e avete sfiorato l'argomento grandezza media degli esseri viventi, a questo proposito vorrei ricordarvi che in un pianeta gassoso potrebbero vivere tranquillamente esseri grandi chilometri cubi, sulla terra le balene arrivano fino a 150 tn ma rimarrebbero schiacciate dal loro peso su terraferma, dettaglio da non trascurare. Inoltre avete sfiorato la questione tempo, probabilmente niente nell'universo è stabile per sempre, quindi anche la vita sulla terra è destinata ad estinguersi, probabilmente per la radiazione solare, e allora forse Titano si sveglierà o meglio si risveglierà alla grande come pure Europa e forse altri corpi celesti.
Ciao.
Roberto Gorelli

deepwatcher, dovremmo nominarti "il mister scienze astronomiche" !!! mi sono un po' perso... quindi è stato trovato praticamente un gemello della terra?

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Astrofilo, ma nel tempo libero anche astrofisichetto.
Osservo e fotografo (male) con: Celestron 8 SE, Celestron 114 SLT, Canon EOS 1100D, ASI 178MM+Baader LRGB. Fotografo un po' meglio da Campo Catino.
Date un'occhiata al mio blog, astronomia da balcone!

ma se non ho nemmeno una laurea >_> xD

e' stato trovato un pianeta con ESI 0.98, ma non e' confermato, quindi per ora il migliore e' quel Gliese ^^
Il vero gemello pero' lo si dovrebbe trovare attorno a una stella di tipo solare, e per ora tutti quei candidati sono attorno a nane rosse. va anche detto che per confermare un pianeta Kepler ha bisogno di 3 transiti, e se il periodo e' superiore all'anno allora il satellite non ha ancora avuto abbastanza tempo per trovarli ^^

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Ceresole Reale (TO) 1585 m.s.l.m. - PNGP
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