Экзопланета TRAPPIST-1 d привлекла внимание астрономов, занимающихся поиском потенциально обитаемых миров за пределами Солнечной системы. Этот объект близок к Земле по размерам, имеет каменистую поверхность и располагается в зоне вокруг своей звезды, где в теории возможно существование жидкой воды. Однако, как показало новое исследование с использованием данных космического телескопа имени Джеймса Уэбба, у этой планеты нет атмосферы, сходной с земной.
Атмосфера, благоприятное излучение звезды и наличие жидкой воды являются таким сочетанием, которое делает Землю уникальной. А современные наблюдательные технологии позволяют уточнять, насколько редкой может быть такая комбинация. Телескоп "Уэбб" впервые даёт возможность изучать планеты, сопоставимые по размерам с нашей, и оценивать их физические свойства. Система TRAPPIST-1 является важным объектом для подобных исследований. Дело в том, что вокруг этого красного карлика вращаются сразу семь планет земного типа.
"Наша цель заключается в понимании того, могут ли условия, близкие к земным, возникать в других планетных системах, и в каких случаях это возможно. Благодаря телескопу "Уэбб" мы можем исследовать атмосферу небольших планет, но TRAPPIST-1 d уже можно исключить из списка возможных близнецов Земли", — отмечает Каролин Пиоль-Гораеб (Университет Чикаго и Институт исследований экзопланет при Монреальском университете), ведущий автор статьи в The Astrophysical Journal.
Система TRAPPIST-1 находится на расстоянии около 40 световых лет от Земли. Её открыли в 2017 году при помощи космического телескопа "Спитцер" и некоторых наземных обсерваторий. Она стала рекордсменом по числу каменистых планет земного размера у одной звезды. Из-за низкой светимости и температуры так называемая зона обитаемости вокруг этого красного карлика располагается значительно ближе к звезде, чем в случае с Солнцем. TRAPPIST-1 d третья от своей звезды планета и находится на границе этой зоны. Расстояние от неё до звезды составляет лишь около двух процентов расстояния Земли до Солнца, а полный оборот по орбите занимает всего четыре земных дня.
Прибор NIRSpec (ближний инфракрасный спектрограф) телескопа "Уэбб" не выявил в атмосфере TRAPPIST-1 d молекул, характерных для Земли, таких как вода, метан или углекислый газ. По словам Пиоль-Гораеб этому может быть несколько объяснений. Планета может обладать крайне разреженной атмосферой, подобной марсианской, либо иметь плотный слой высоких облаков, как у Венеры, мешающий выявлению химического состава. Наконец, нельзя исключать, что TRAPPIST-1 d вовсе лишена атмосферы.
Условия на орбитах вокруг красных карликов крайне сложны для удержания атмосферы. Звезда TRAPPIST-1 известна своей активностью, так как она часто испускает вспышки жёсткого излучения, способные разрушать атмосферу близких планет. Тем не менее, именно такие системы представляют особый интерес для астрономов, поскольку красные карлики являются самым распространённым типом звёзд в Галактике. Если планеты смогут сохранить атмосферу при подобных воздействиях, это даст основания полагать, что такое возможно и в других системах.
"Чувствительные инфракрасные приборы телескопа "Уэбб" впервые позволили изучить атмосферу небольших холодных планет", — поясняет Бьёрн Беннеке (Монреальский университет), соавтор исследования. "Мы только начинаем определять границу между планетами, способными удерживать атмосферу, и теми, которые её утрачивают".
Сейчас продолжаются наблюдения внешних планет системы TRAPPIST-1 e, f, g и h. Они находятся дальше от звезды и, вероятно, лучше защищены от её излучения, что повышает шансы на наличие атмосферы. Однако их удалённость от источника тепла делает атмосферные признаки труднее обнаружимыми даже в инфракрасном диапазоне.
"Хотя на планете TRAPPIST-1 d мы не зафиксировали чётких признаков атмосферы, это не исключает, что у внешних планет есть вода и другие химические компоненты", — уточняет Пиоль-Гораеб.
Как добавляет Райан Макдональд (Университет Сент-Эндрюс, Великобритания), "TRAPPIST-1 d, скорее всего, представляет собой безжизненный каменный мир, освещённый активной красной звездой. Но у более удалённых планет системы сохраняется шанс на наличие плотных атмосфер. Теперь мы точно знаем, что TRAPPIST-1 d далека от условий, благоприятных для жизни, а Земля остаётся особым местом во Вселенной".