Одна из самых увлекательных звездных систем за пределами Солнечной находится буквально на заднем дворе нашей Галактики. Это обычная красная карликовая звезда, но экзопланеты, которые вращаются вокруг нее, вызывают необычайный интерес. Фактически, новые наблюдения показали, что чужие миры TRAPPIST-1 могут быть очень особенными.
Находясь в 40 световых годах от Земли, TRAPPIST-1 представляет собой мини-версию нашей солнечной системы. Система этого красного карлика - по крайней мере, семь небольших экзопланет, размерами схожих с Землей, орбиты трех из них находятся в обитаемой зоне . Это область вокруг звезды, в которой не слишком жарко и слишком холодно, чтобы жидкая вода могла существовать на поверхности планеты.
Открытие любой экзопланеты обитаемой зоны, особенно малой и скалистой, предполагает собой возможность найти внеземную жизнь. Но просто существование миров, вращающихся на комфортном расстоянии от маленькой звезды, не означает, что экзопланеты действительно пригодны для жизни. Зона просто намекает, где искать. Химический состав атмосфер этих планет (если они имеются) необходимо изучать, прежде чем экзопланету можно действительно считать обладающей необходимыми для жизни качествами.
На данный момент астрономы начали процесс анализа атмосферы планет в системе TRAPPIST-1 , и пришли к выводу, что они могут содержать воду. Много, много воды.
Паровые, жидкие и ледовые миры?
Первые экзопланеты TRAPPIST-1 были обнаружены в наблюдениях телескопа TRAPPIST-South Европейской южной обсерватории в Чили в 2016 году. Очень большой телескоп ESO (также в Чили) и космический телескоп NASA Spitzer,определили, что в системе было не менее семи небольших экзопланет. Миры были названы TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g и h, на расстоянии от центральной звезды. Пять из них приблизительно равны Земле, а две меньше. Открытие звездной системы сразу с семью планетами беспрецедентно, и обитаемый потенциал системы будоражит ученых.
«Планеты TRAPPIST-1 настолько близко расположены, что мешают друг другу гравитационно, поэтому во время прохода перед звездой, сдвигаются немного», - сказал Саймон Гримм - руководитель исследования системы TRAPPIST-1 из Бернского университете в Швейцарии. «Эти сдвиги зависят от масс планет, их расстояний и других параметров орбиты. С помощью компьютерного анализа мы моделируем орбиты планет, пока расчетные данные не согласуются с наблюдаемыми значениями и, следовательно, мы не выясним планетарные массы», - продолжил он.
Когда команда Гримма тщательно собрала все данные, они обнаружили, что плотность экзопланет свидетельствует о большом количестве газов в атмосфере. Летучие химические вещества включают воду, углекислый газ, метан и другие, но астрономы, ранее следившие за протопланетными дисками вокруг молодых звезд, делают вывод, что газы на планетах TRAPPIST-1 состоят в основном из воды, и ее много. В некоторых случаях, по оценкам исследования, до 5 процентов экзопланетной массы состоит из воды - это в 250 раз больше, чем все океаны на Земле!
Поскольку эти планеты вращаются вокруг звезды на разных расстояниях, вода на них находится в разных фазовых состояниях. Самые близкие (и, следовательно, самые теплые) экзопланеты кажутся скалистыми и, вероятно, имеют очень плотную и паровую атмосферу, тогда как самые внешние миры заморожены и покрыты слоем льда. TRAPPIST-1e считается самым «земным» миром в системе, вероятно, обладающим плотным железным ядром, скалистым рельефом и, возможно, тонкой атмосферой.
Экзопланетные сюрпризы
Все эти вычисления плотности дали несколько удивительных идей. Например, самые плотные планеты в системе TRAPPIST-1 не являются ближайшими к звезде. Кроме того, более холодные планеты, похоже, не могут обладать густой атмосферой.
В то время как эти данные являются убедительными, другие наблюдения с использованием Космического телескопа Хаббла не смогли обнаружить присутствие водорода в экзопланетных атмосферах TRAPPIST-1. Обнаружение водорода добавит доказательств наличия воды. Таким образом, нам придется подождать создание следующего поколения обсерваторий, таких как Космический телескоп им. Джеймса Уэбса, который будет достаточно мощным, чтобы обнаружить контрольные признаки воды.
И даже если у TRAPPIST-1 есть все ингредиенты для настоящих обитаемых экзопланет, природа звездных систем красных карликов сильно отличается от нашей солнечной системы. Поскольку обитаемая зона красного карлика ближе к звезде, любая экзопланета будет подвергаться повышенному уровню радиации. Если эти планеты не обладают мощными магнитными полями и плотными атмосферами, чтобы поглощать натиск космической радиации, жизнь, в том виде, какой мы ее знаем, может оказаться сложной для развития. Кроме того,компактность звездной системы будет еще одной проблемой. В таком случае одно полушарие любой экзопланеты будет постоянно направлено в сторону звезды. Трудно представить себе обитаемую планету, в которой одна сторона замерзла в вечной ночи.
Но в системеTRAPPIST-1 , вероятно, есть вода, поэтому, если жизнь и может найти путь в другом месте галактики, нам будет трудно найти более подходящее место, где наша биологическая жизнь может развиваться.