Каждая из семи каменистых планет системы Trappist-1, сопоставимых по размерам с Землёй, потенциально содержат больше воды, чем наша планета, по данным нового исследования, опубликованного в журнале Astronomy and Astrophysics. Благодаря проведённым исследованиям, о плотностях планет стало известно гораздо больше, что и позволило предположить о наличии до 5% воды от массы, что в 250 раз больше, чем океаны на Земле.
Фаза, в которой вода может существовать на планетах системы Trappist-1 будет зависеть от количества получаемого от своей звезды тепла, что в среднем составляет всего лишь 9% от того тепла, которое получает наша планета от Солнца. На планетах, расположенных ближе всего к звезде с наибольшей вероятностью вода находится в виде атмосферных паров, в то время как на самых удалённых, возможно, в виде льда. При этом, планета Trappist-1e потенциально может обладать океаном жидкой воды.
«На сегодняшний день о системе Trappist-1 мы знаем больше, чем о любой другой планетной системе, разумеется, после нашей собственной», говорит Шон Кэри, один из соавторов этого исследования, руководитель научного центра Спитцер в Caltech/IPAC в Пасадене, Калифорния. «Уточнение плотности, полученное в данном исследовании резко улучшит наше понимание природы этих загадочных миров».
Каково это, побывать на одной из планет системы Trappist-1?
Не будем особо углубляться в историю открытия этого мира, почему он потенциально обитаем и т. п., так как темы эти обширные. Об этом вы можете прочитать здесь и здесь.
Отметим только, что на сегодня в обсерватории Спитцер работает программа 500 дополнительных часов наблюдений за системой Trappist-1, которая завершится в марте этого года. Именно благодаря данной программе авторы исследования смогли получить наиболее чёткую картину о планетной системе за всё время наблюдений.
Вы только представьте, планеты Trappist-1 ютятся настолько близко друг к другу, что человек, стоящий на поверхности одной из них, будет видеть все остальные планеты. Некоторые из них в определённое время будут на небосводе в несколько раз больше Луны. Вероятнее всего все планеты заблокированы приливными силами своей звезды и одной стороной всегда обращены к ней, что означает наличие вечного дня на одном полушарии и вечной ночи на другом. Но именно благодаря тому, что Звезда Trappist-1 это тусклый красный карлик, жидкая вода всё же может существовать на одной из планет.
В новом исследовании ученые во главе с Simon Grimm в университете Берна в Швейцарии, создали компьютерные модели, учитывающие всю имеющуюся на сегодняшний день информацию об этих планетах. Для каждой планеты исследователи должны были создать отдельную модель, основанную на недавно уточнённых массах, орбитальных периодах, плотностях и целом ряде других факторов, что делает общую модель крайне сложной «35-мерной проблемой», сказал Гримм.
Как могут выглядеть эти планеты?
Современными инструментами мы не сможем понять, как именно выглядят эти планеты, так как они находятся достаточно далеко от нас, в 40 световых годах. Например, в нашей солнечной системе Луна и Марс имеют почти одинаковую плотность, но их поверхности кардинально отличаются.
«Несмотря на то, что плотность является важным показателем для исследования планет, она ничего не может сказать о поверхности или пригодности планеты к зарождению жизни. Однако, наше исследование представляет собой важнейший шаг на пути понимания формирования планетных систем и зарождения на них жизни» сказал Brice-Olivier Demory, соавтор из университета Берна.
Основываясь на имеющихся данных, учёные сформировали предположения о составе планет системы Trappist-1:
Trappist-1b. Эта скалистая планета скорее всего обладает каменным ядром и атмосферой гораздо толще земной.
Trappist-1c также вероятно имеет скалистую поверхность, но с атмосферой тоньше Trappist-1b.
Trappist-1d является самой лёгкой из планет системы — около 30% массы Земли. Учёные не совсем уверены, обладает ли планета очень толстой и плотной атмосферой, океаном жидкой воды или продолжительным слоем льда — все три варианта подходят для планеты такой плотности.
Ученые были удивлены, что Trappist-1e — единственная планета в системе, котороя хоть и немного, но плотнее Земли. Предполагается, что у неё более плотное железное ядро. Как и Trappist-1c, эта планета, вероятно, обладает не очень толстой атмосферой, океаном или слоем льда, что выделяет оба мира из всей системы. С точки зрения размера, плотности и количества получаемого от звезды излучения эта планета больше остальных похожа на Землю.
Trappist-1f, g и h находятся достаточно далеко от родительской звезды, из-за чего вода на них может быть исключительно в виде льда. Если они имеют тонкие атмосферы, они не смогут удержать тяжёлые молекулы подобно Земле, такие как углекислый газ.
Откуда мы знаем плотность этих планет?
Плотность этих планет можно вычислить благодаря тому, что они являются транзитным по отношению к нам, как наблюдателям.
Транзитный метод поиска экзопланет позволяет определять их диаметр по количеству света звезды, который они затеняют при прохождении между ней и зеркалом телескопа. Для измерения массы планеты учёные отслеживают колебания положения звезды, вызываемые взаимодействием с вращающейся вокруг неё планетой. Однако эти колебания весьма малы, и для небольших планет, сравнимых по размерам с Землёй, находятся за пределами чувствительности наших инструментов.
Но так как все планеты системы расположены очень близко друг к другу каждая планета периодически ускоряется и замедляется под влиянием гравитации соседних планет. Эти небольшие замедления приводят к изменению периода обращения, что позволяет измерить массы планет.
Следующий шаг.
Следующий шаг в изучении системы Trappist-1 сделает космический телескоп имени Джеймса Уэбба, который сможет изучать составы атмосфер. Недавнее исследование с помощью космического телескопа Hubble не смогло показать преобладание водорода в спектре планет Trappist-1d, e и f, что является очередным доказательством в пользу того, что эти планеты каменистые. При этом, для Trappist-1g нельзя исключить вероятность преобладаниям в атмосфере водорода.
«Наши представления о составе и внешнем виде этих планет со временем могут сильно измениться» сказал Robert Hurt, старший научный сотрудник Spitzer Science Center.
Оглавление канала
Подписывайтесь на канал в Telegram, чтобы следить за обновлениями онлайн, и не пропускать интересные новости о науке и технике.