Usando lo strumento MIRI (Mid Infrared Instrument) a bordo del James Webb Space Telescope (JWST), un team internazionale guidato dall'ex dottorando MPIA Sebastian Zieba (ora ad Harvard & Smithsonian) e dalla direttrice MPIA Laura Kreidberg ha scrutato la composizione superficiale dell'esopianeta roccioso LHS 3844 b. Andando oltre i soliti studi atmosferici, questo lavoro scava nella geologia di pianeti che orbitano altre stelle – perché mai il nostro sistema solare dovrebbe avere tutto il divertimento? I risultati appaiono su Nature Astronomy.

LHS 3844 b è un mondo roccioso circa il 30% più grande della Terra che sfreccia attorno a una fredda nana rossa in meno di 11 ore. Orbita estremamente vicino alla sua stella – solo circa tre diametri stellari sopra la superficie – ed è in rotazione sincrona, il che significa che un lato è permanentemente rivolto verso la stella mentre l'altro medita nell'oscurità eterna. Il lato diurno ha una media di circa 1000 Kelvin (circa 725°C o 1340°F). Il sistema è relativamente vicino, a 48,5 anni luce (14,9 parsec) di distanza.

"Grazie alla straordinaria sensibilità di JWST, possiamo rilevare la luce che arriva direttamente dalla superficie di questo lontano pianeta roccioso," ha detto Kreidberg. "Vediamo una roccia scura, calda, sterile, priva di atmosfera." Quindi, non proprio una meta per le vacanze.

Il suo aspetto scuro suggerisce che potrebbe assomigliare a una Luna o a un Mercurio sovradimensionati. Questa conclusione deriva dall'analisi della radiazione infrarossa emessa dal lato diurno caldo del pianeta. Gli scienziati non possono fotografare direttamente il pianeta; invece, misurano sottili variazioni di luminosità dalla luce combinata di stella e pianeta mentre orbita.

MIRI ha esaminato l'emissione infrarossa tra 5 e 12 micrometri, suddividendo la luce in intervalli di lunghezza d'onda più piccoli per creare uno spettro – essenzialmente un arcobaleno che rivela come la luce è distribuita. Dati precedenti del telescopio spaziale Spitzer hanno rafforzato l'analisi.

Il team ha confrontato le loro osservazioni con modelli computerizzati e librerie di rocce conosciute dalla Terra, dalla Luna e da Marte. Questi confronti hanno mostrato che LHS 3844 b manca di una crosta come quella terrestre – che è tipicamente ricca di minerali silicati come il granito. Questo non sorprende, dato che la Terra è unica nel sistema solare per avere una tale crosta. Sulla Terra, le croste ricche di silicati si formano attraverso attività tettonica a lungo termine e acqua, coinvolgendo ripetuti processi di fusione e riciclo della roccia.

"Poiché LHS 3844 b manca di una tale crosta silicatica, si può concludere che la tettonica a placche simile a quella terrestre non si applica a questo pianeta, o è inefficace," ha detto Zieba. "Questo pianeta probabilmente contiene solo poca acqua."

Invece del granito, i dati indicano una superficie composta da basalto o roccia simile al mantello, simile al materiale vulcanico trovato sulla Terra o sulla Luna. I ricercatori hanno scoperto che vaste aree di basalto solido o roccia magmatica corrispondono meglio ai dati. Queste rocce sono ricche di magnesio e ferro e possono contenere olivina. Frammenti di roccia rotti come ghiaia si adattano ragionevolmente bene, mentre polveri fini o polvere da sole non corrispondono – sarebbero troppo luminose.

Senza un'atmosfera che lo protegga, il pianeta è costantemente esposto a intense radiazioni e impatti di meteoriti. Questi processi degradano la roccia e alterano la sua superficie.

"A quanto pare, questi processi non solo dissolvono lentamente le rocce dure in regolite, uno strato di grani fini o polvere come si trova sulla Luna," ha spiegato Zieba. "Ma scuriscono anche lo strato aggiungendo ferro e carbonio, rendendo le proprietà della regolite più coerenti con le osservazioni."

I dati supportano due possibili scenari. Primo: un paesaggio dominato da roccia basaltica solida relativamente fresca, che suggerisce attività geologica recente come vulcanismo diffuso. Secondo: una superficie scura modellata dall'erosione spaziale a lungo termine, che crea estesi strati di regolite scurita simile alla Luna o a Mercurio – implicando che il pianeta sia stato geologicamente inattivo per molto tempo.

Queste possibilità differiscono principalmente sul fatto che il pianeta sia ancora attivo. Sulla Terra, i processi vulcanici rilasciano gas come l'anidride solforosa (SO2). Se LHS 3844 b fosse attualmente attivo, MIRI avrebbe probabilmente rilevato questo gas. Nessun segnale del genere è stato trovato.