Два новых исследования ученых Университета Аризоны могут поставить под сомнение жизнеспособность экзопланет системы TRAPPIST-1, три из которых находятся в экосфере.
Со времени их открытия в 2016 году ученые были в восторге от TRAPPIST-1, системы, в которой семь каменистых планет размером с Землю вращаются вокруг холодной звезды. Три из них расположены в обитаемой зоне, в области пространства, в которой на поверхности планеты может существовать жидкая вода. Однако новое исследование, проведенное учеными из Лунной и Планетарной Лаборатории UA, может привести к переопределению обитаемой зоны для TRAPPIST-1.
Три планеты в обитаемой зоне, вероятно, сталкиваются с опасным противником жизни: частицами высокой энергии выбрасываемыми из звезды. Впервые команда ученых из CfA подсчитала, сколько этих частиц попало на планеты.
Тем временем Хэмиш Хей обнаружил, что гравитационное перетаскивание каната, в которую играют планеты TRAPPIST-1, повышает приливы на их поверхностях, возможно, подпитывая вулканическую активность или нагревая лед, который изолирует океаны на планетах, которые в противном случае слишком холодны для поддержания жизни.
Звезда всей системы, TRAPPIST-1a, меньше, менее массивна и холоднее на 6000 градусов Цельсия чем Солнце. Она также чрезвычайно активена, что означает, что она испускает огромное количество высокоэнергетических протонов - тех же самых частиц, которые вызывают полярные сияния на Земле.
Федерико Фрашетти из CfA и его команда симулировали перемещение этих высокоэнергетических частиц через магнитное поле звезды. Они обнаружили, что четвертая планета - самый внутренний мир в зоне обитания TRAPPIST-1 - может подвергнуться массированной бомбардировке протонами.
Это стало неожиданностью для ученых, несмотря на то, что планеты гораздо ближе к звезде, чем Земля от Солнца. Частицы высокой энергии передаются через пространство вдоль линий магнитного поля, а магнитное поле TRAPPIST-1 плотно обернуто вокруг звезды.
Вспышки на поверхности звезды вызывают турбулентность в магнитном поле, благодаря которой протоны могут отклоняться от звезды. Куда движутся частицы, будет зависеть от того, как магнитное поле звезды отклоняется от оси вращения. В системе TRAPPIST-1 наиболее вероятное выравнивание этого поля приведет энергетические протоны непосредственно к поверхности четвертой планеты, где они могут разорвать сложные молекулы, необходимые для создания жизни - или, возможно, они могут служить катализаторами для создания этих молекул.
В то время как магнитное поле Земли защищает планету от самых энергичных протонов, испускаемых нашим солнцем, магнитное поле, чтобы отразить протоны от звезды TRAPPIST-1, должно быть невероятно сильным - в сотни раз сильнее, чем Земли. Но это вовсе не обязательно означает смерть для жизни на планетах вокруг TRAPPIST-1.
Планеты в системе TRAPPIST-1, вероятно, одной стороной всегда повернуты к звезде, одно полушарие всегда день, на втором постоянная ночь. «Может быть, ночная сторона достаточно теплая для жизни и не засыпала радиацию», - сказал Бенджамин Rackham с АС.
Океаны также могут защищать от разрушительных протонов высоких энергий, потому что глубокая вода может поглощать частицы, прежде чем они разрушат кирпичики жизни. Увеличение приливов в этих океанах и даже в скалах планет может иметь и другие интересные последствия для жизни.
На Земле Луна усиливает приливы не только в океанах - приливные силы также деформируют сферическую форму мантии и оболочки Земли. Ученые предполагают, что планеты в системе TRAPPIST-1 находятся достаточно близко друг к другу, чтобы они могли поднимать потоки друг на друга, как Луна на Земле.
Рассчитав, как гравитация планет TRAPPIST-1 будет вытягиваться и деформироваться, Хей исследовал, сколько тепла попадает в систему.
TRAPPIST-1 - единственная известная система, в которой планеты могут генерировать значительные приливы, потому что миры так плотно размещены вокруг своей звезды.
Хэй обнаружил, что две внутренние планеты системы достаточно близки друг к другу, чтобы усилить взаимно сильные приливы. Возможно, что дальнейшее приливное нагревание может быть достаточно сильным для подпитки вулканической активности, которая, в свою очередь, может поддерживать атмосферу. Хотя большинство внутренних планет системы TRAPPIST-1, вероятно, слишком горячие, чтобы поддерживать жизнь ежедневно, атмосфера, вызванная вулканами, может помочь перенести некоторое количество тепла на холодную ночную сторону, нагревая ее настолько, чтобы живые организмы не замерзали.
Шестая планета в системе, названная TRAPPIST-1g, испытывает приливные силы как от звезды, так и от других планет. Это единственная планета в системе, на которой приливный нагрев от других планет так же силен, как и от центральной звезды. Если TRAPPIST-1g является океаническим миром, таким как Европа или Энцелад в нашей солнечной системе, приливно-отливный нагрев может сохранять на ней теплую воду.
Карликовые планетные системы М-типа, такие как TRAPPIST-1, дают астрономам лучшую возможность для поиска жизни за пределами Солнечной системы, а исследования Фрашетти и Хайи могут помочь ученым выбрать, как исследовать систему в будущем.
Подробнее:
https://uanews.arizona.edu/story/powerful-particles-and-tugging-tides-may-affect-extraterrestrial-life
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ab0c21/meta
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ab05e4/meta
Источник: Университет Аризоны
