La ricerca di atmosfere aliene, soprattutto intorno a pianeti dal clima temperato dove può esistere acqua allo stato liquido, è fondamentale per trovare mondi capaci di ospitare la vita. Gli astronomi hanno trovato molti giganti gassosi simili a Giove e Saturno, ma oltre a non avere una superficie rocciosa molti orbitano così vicino alle rispettive stelle da essere caldissimi e quindi inabitabili.

Individuare atmosfere intorno a pianeti piccoli e rocciosi è particolarmente difficile. La luce intensa della stella madre rende già complicato trovarli, e individuare il segnale dell’atmosfera, assai più debole, lo è ancora di più.

Per semplificare le cose gli astronomi si sono concentrati su stelle piccole e fioche dette nane rosse, che per fortuna sembrano avere intorno un gran numero di pianeti rocciosi. In diversi studi gli scienziati cercano precise frequenze di luce che sono assorbite dai gas presenti nell’atmosfera quando i pianeti passano davanti alla propria stella madre.

Finora, tuttavia, non avevano trovato niente di convincente. Per esempio, i sette pianeti di dimensioni simili a quelle della Terra che orbitano intorno alla nana rossa Trappist-1, ad appena 41 anni luce da noi, non hanno ancora mostrato segni di atmosfere. Questo ha suscitato il timore che le nane rosse, spesso turbolente nelle prime fasi del loro sviluppo, spazzino via le atmosfere dei loro pianeti.

Per chiarire la questione, gli amministratori del telescopio spaziale James Webb hanno dedicato cinquecento ore di osservazione alle ricerche per stabilire se qualcuno dei pianeti rocciosi che orbitano intorno a una nana rossa abbia un’atmosfera. Hanno preso in esame nove esopianeti di stelle diverse usando un metodo indiretto. Il telescopio misura la temperatura del lato del pianeta rivolto verso la stella: se è caldo come previsto, probabilmente è una roccia nuda, mentre se è più fresco del previsto significa che i venti spostano il calore sul lato opposto, suggerendo la presenza di atmosfera.

Recentemente sono stati pubblicati i dati relativi al primo pianeta studiato, Gj 3929b, a 52 anni luce dalla Terra. Una prima analisi delle osservazioni, pubblicata a giugno sulla piattaforma arXiv, rivela un mondo che sembra proprio essere privo di atmosfera, ma gli autori non possono ancora escludere completamente la possibilità che ne abbia una molto tenue.

Il gruppo che ha pubblicato lo studio su Science ha adottato un metodo diverso. Il coordinatore Collin Cherubim, planetologo di Harvard, ha costruito un modello di come cambiano nel tempo le atmosfere degli esopianeti. Il modello si concentra in particolare sul modo in cui gli elementi più leggeri, come l’idrogeno e l’elio, tendono a salire verso l’atmosfera esterna e a essere i primi a disperdersi a causa del calore e delle radiazioni della stella madre. Di conseguenza i gas più pesanti come l’azoto e l’ossigeno, trattenuti dalla forza di gravità dei pianeti, diventano più concentrati nella parte bassa dell’atmosfera.

Cherubim ha applicato il modello a Lhs 1140b, un pianeta molto studiato che si trova a 49 anni luce da noi. La sua densità è di poco inferiore a quella della Terra, quindi probabilmente ha un’atmosfera densa o è coperto da acqua o ghiaccio, oppure una combinazione di questi tre fattori. Studi precedenti hanno escluso categoricamente che avesse un’atmosfera densa ricca di idrogeno, anche se sono state trovate tracce incerte di gas più pesanti come l’azoto.

Il modello di Cherubim ha previsto che Lhs 1140b avesse un’atmosfera con una parte superiore composta soprattutto di elio. “Mi stavo solo basando sui numeri”, dice il ricercatore. “Il mio modello prevedeva una fuga di elio, e molto abbondante”.

Per trovare quell’elio, il gruppo ha usato i due telescopi Magellano dell’osservatorio Las Campanas, in Cile, ai quali di recente è stato aggiunto un nuovo spettrometro ad alta risoluzione. “È sensibile alla riga dell’elio nel vicino infrarosso, quindi praticamente perfetto”, dice Cherubim.

Nel 2024 il team ha osservato il sistema Lhs 1140 una notte in cui Lhs 1140b e Lhs 1140c, un pianeta più piccolo e vicino, sono passati davanti alla loro stella. Durante il transito del primo i ricercatori hanno rilevato un calo di luminosità in una lunghezza d’onda che sappiamo essere assorbita dall’elio. Durante il transito dell’altro non hanno visto nessun segnale di questo tipo.

I ricercatori hanno ripetuto l’osservazione nel 2025 senza trovare lo stesso segnale, ipotizzando che la fuga di elio vari con il tempo. Doyon sottolinea che a volte le nane rosse mostrano lo stesso segnale di assorbimento dell’elio perché il gas è presente nella loro atmosfera, ma sarebbe “una coincidenza davvero singolare” se dell’elio variabile dell’atmosfera stellare imitasse il segnale di un pianeta proprio durante il transito.

La variabilità è ancora un mistero, dice Doyon. “Per esserne assolutamente certi servono più osservazioni con altri strumenti e analisi indipendenti”.

Grazie alle sue tante attrattive, diversi gruppi si stanno concentrando su Lhs 1140b. Oltre a essere vicino, potrebbe nascondere altri gas come l’azoto e l’anidride carbonica nell’atmosfera inferiore, proprio come la Terra. E se quei gas producono qualche forma di effetto serra potrebbe avere un oceano di acqua allo stato liquido abbastanza caldo da poterci nuotare. “Mi aspetto che moltissimi telescopi gli daranno un’occhiata”, conclude Doyon. ◆ sdf