Астрономы с помощью моделирования определили, что недра внутренних планет системы TRAPPIST-1 могут разогреваться во время столкновений с корональными выбросами массы, что способно компенсировать потерю атмосферы за счет вулканизма или газовыделения. Это необходимо учитывать при поисках атмосфер у скалистых планет у активных звезд. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters.
TRAPPIST-1 находится в 40 световых годах от Солнца в созвездии Водолея и состоит из ультрахолодного красного карлика и семи экзопланет, которые были признаны землеподобными. Большой интерес к этой планетной системе возник несколько лет назад, когда были обнаружены новые экзопланеты, три из которых попадают в обитаемую зону, где на поверхности планеты может существовать жидкая вода.
Однако при оценке потенциальной обитаемости экзопланеты необходимо учитывать вспышечную активность ее звезды, поскольку выбросы плазмы и ультрафиолетовые вспышки могут способствовать эрозии атмосферы и ионизации экзосферы. В случае системы TRAPPIST-1 мы уже знаем, что звезда часто переживает мощные вспышки, которые могут делать условия на планетах неподходящими для существования жизни.
Группа астрономов во главе с Александром Грейвером (Alexander Grayver) из Кельнского университета опубликовала физическую модель, которая оценивает количество тепла, выделяемого в планете из-за возмущений магнитного поля, вызванных выбросами корональной массы с звезды. Ранее изучалось лишь влияние заряженных частиц и ультрафиолетового излучения на свойства атмосфер.
Модель предсказывает, что в случае скалистых планет, обладающих магнитосферой, приход коронального выброса массы будет вызывать усиление и генерацию электрических токов в магнитосфере. Если рассматривать недра планеты не как изолятор, а как проводящую среду, то магнитная буря будет индуцировать токи внутри планеты, при этом будет возникать явление омической диссипации, приводящее к нагреву силикатной мантии планеты.
Используя данные о текущей вспышечной активности TRAPPIST-1, ученые определили, что тепло, выделяемое внутри планет системы, может быть сравнимо с энергией, выделяемой за счет распада долгоживущих радионуклидов в недрах Земли в настоящее время (около 20 тераватт), особенно если планеты обладают собственным магнитным полем и/или находятся близко к звезде, как TRAPPIST-1b и TRAPPIST-1c. Наиболее сильно эффект нагрева недр будет проявляться для верхних слоев планеты, способствуя вулканизму и газовыделению, что способно компенсировать потерю атмосферы за счет вспышек в течение длительного времени.
Таким образом, эти результаты говорят о том, что эффект нагрева недр планет из-за корональных выбросов массы необходимо учитывать при поисках атмосфер у скалистых планет у активных звезд, так как он способен пополнять их атмосферу за счет геологических процессов. В дальнейшем ученые планируют доработать модель, учтя временную эволюцию звезды и орбит планет.
Подробнее о системе TRAPPIST-1 вы можете почитать в нашем материале «Пивное братство в созвездии Водолея».