Un’”imbottitura” di idrogeno
I tentativi precedenti di studiare l’abitabilità di queste esolune, finora, si erano concentrati sull’analisi di atmosfere dominate principalmente da anidride carbonica: l’idea era infatti che una densa coltre di CO2 potesse creare un effetto serra così potente da intrappolare il calore mareale. Tuttavia, questi modelli si sono sempre scontrati con un limite fisico invalicabile: a temperature così basse, e alle pressioni necessarie per intrappolare calore sufficiente, la CO2 smette di esistere allo stato gassoso e “piove” o “nevica” sotto forma di ghiaccio secco, facendo letteralmente collassare l’atmosfera e annullando, di fatto, l’effetto isolante che avrebbe dovuto garantire. Gli autori del nuovo studio, invece, propongono un meccanismo radicalmente diverso, che coinvolge l’idrogeno, l’elemento più abbondante nell’Universo che può essere facilmente “prelevato” dalle esolune giovani attingendo al disco protoplanetario del proprio pianeta durante la formazione. A differenza dell’anidride carbonica, l’idrogeno rimane allo stato gassoso alle condizioni di temperatura e pressione: “Mentre i lavori precedenti – scrivono gli scienziati – si sono concentrati sull’anidride carbonica, noi abbiamo scelto di esaminare atmosfere dominate dall’idrogeno molecolare, che è un ‘gas permanente’ a queste condizioni e che può fornire l’opacità necessaria attraverso un meccanismo di assorbimento indotto dalle collisioni (Cia)”. Si tratta di un meccanismo in qualche modo analogo all’effetto serra da anidride carbonica: quando l’atmosfera è estremamente densa, le molecole di idrogeno si scontrano con tale frequenza e forza da alterare momentaneamente la loro struttura, il che permette loro di assorbire la radiazione infrarossa (il calore) molto più efficacemente di quanto farebbe una molecola di idrogeno isolata. In questo scenario, l’idrogeno diventa quindi una specie di “imbottitura” termica eccezionale, capace di trattenere il calore generato internamente senza il rischio di collassare.
Calda marea
Per testare la loro ipotesi, i ricercatori hanno usato strumenti computazionali avanzati, combinando due codici diversi: il trasferimento radiativo, che modella il “movimento” del calore attraverso l’atmosfera, e la chimica dell’equilibrio, per determinare l’esatta composizione dei gas a diverse pressioni e temperature; nello specifico, hanno simulato una luna di massa terrestre attorno a un pianeta vagabondo gassoso con una massa pari a quattro volte quella di Giove. In queste condizioni, le simulazioni hanno mostrato che la combinazione di una spessa atmosfera di idrogeno, con pressioni superficiali comprese tra 100 e 1000 bar, e un forte flusso di calore mareale, può generare temperature superficiali superiori al punto di congelamento dell’acqua. Ossia, in altre parole, permettere l’esistenza di acqua allo stato liquido in superficie. C’è di più: in alcuni scenari estremi, con pressioni ancora più elevate, la temperatura superficiale teorica potrebbe addirittura avvicinarsi al punto di ebollizione dell’acqua. Il satellite, insomma, sarebbe riscaldato non dall’esterno, ma dall’interno, con la creazione di un ambiente in cui un oceano liquido potrebbe esistere direttamente sotto una densa coltre gassosa che lo protegge dal gelo cosmico e dalla radiazione ionizzante interstellare.
