През февруари 2017 г. светът беше изумен, когато научи, че астрономите - използвайки данни от телескопа TRAPPIST в Чили и космическия телескоп Шпицър - са идентифицирали система от седем скални екзопланети в системата TRAPPIST-1. Сякаш това не е достатъчно окуражаващо за ентусиастите на екзопланетите, също така беше посочено, че три от седемте планети са обикаляли в обитаемата зона на звездата (известна още като „Зоната на Златилокс“).
Оттогава тази система е в центъра на значителни изследвания и последващи проучвания, за да се определи дали някоя от нейните планети може да бъде обитаема или не. Вътрешен за тези изследвания е въпросът дали планетите имат течна вода на повърхностите си или не. Но според ново проучване на екип от американски астрономи, планетите TRAPPIST всъщност може да имат твърде много вода, за да поддържат живота.
Изследването, озаглавено „Вътрешна миграция на планетите TRAPPIST-1 като извлечени от богатите им на вода състави“, наскоро се появи в списанието Природна астрономия Изследването е ръководено от Кайман Т. Унърборн, геолог от Школата за изследване на Земята и Космоса (SESE) и включва Стивън Дж. Деш, Алехандро Лоренцо (също от SESE) и Натали Р. Хинкел - астрофизици от университета Вандербилт , Нашвил.
Както бе отбелязано, са проведени множество изследвания, които се стремят да определят дали някоя от планетите TRAPPIST-1 може да бъде обитаема. И докато някои подчертават, че те няма да могат дълго да задържат атмосферата си поради факта, че орбитат звезда, която е променлива и податлива на изгаряне (като всички червени джуджета), други проучвания са открили доказателства, че системата може да да са богати на вода и идеални за смяна на живота.
За целите на своето проучване екипът използва данни от предишни проучвания, които се опитват да поставят ограничения върху масата и диаметъра на планетите TRAPPIST-1, за да изчислят плътността им. Голяма част от това идва от набор данни, наречен Hypatia Catalogue (разработен от авторът Hinkel), който обединява данни от над 150 литературни източници, за да определи звездното изобилие на звезди в близост до нашето Слънце.
Използвайки тези данни, екипът конструира модели на състава на масов радиус, за да определи летливото съдържание на всяка от планетите TRAPPIST-1. Това, което забелязаха, е, че планетите TRAPPIST традиционно са леки за скални тела, което показва високо съдържание на летливи елементи (като вода). В подобни светове с ниска плътност обикновено се смята, че летливият компонент е под формата на атмосферни газове.
Но както Unterborn обясни в неотдавнашна новина на SESE, планетите TRAPPIST-1 са различен въпрос:
„[T] той планетите TRAPPIST-1 са твърде малки по маса, за да задържат достатъчно количество газ, за да компенсират дефицита на плътност. Дори и да успеят да задържат газа, количеството, необходимо за компенсиране на дефицита на плътност, би направило планетата много по-буйна, отколкото виждаме. "
Поради това Unterborn и неговите колеги определиха, че компонентът с ниска плътност в тази планетарна система трябва да бъде вода. За да определи колко вода има, екипът използва уникален софтуерен пакет, разработен известен като ExoPlex. Този софтуер използва съвременни калкулатори за физика на минералите, които позволиха на екипа да комбинира цялата налична информация за системата TRAPPIST-1 - не само масата и радиусът на отделните планети.
Това, което откриха, беше, че вътрешните планети (б и ° С) са били „по-сухи“ - с по-малко от 15% вода по маса - докато външните планети (е и г) имаше повече от 50% водна маса. За сравнение, Земята има само 0,02% вода по маса, което означава, че тези светове имат еквивалент на стотици океани с размер на Земята в обема си. По принцип това означава, че планетите TRAPPIST-1 може да имат твърде много вода, за да поддържат живота. Както обясни Хинкел:
„Обикновено мислим да има течна вода на планета като начин за стартиране на живота, тъй като животът, както го познаваме на Земята, е съставен предимно от вода и изисква тя да живее. Планета, която е воден свят или тази, която няма повърхност над водата, няма важните геохимични или елементарни цикли, които са абсолютно необходими за живота. "
Тези открития не са добри за онези, които вярват, че звездите от тип М са най-вероятно мястото за обитаване на планети в нашата галактика. Не само червените джуджета са най-разпространеният тип звезда във Вселената, представляващи 75% от звездите само в Галактиката на Млечния път, за няколко, които са сравнително близки до нашата Слънчева система, е установено, че една или повече скалисти планети ги въртят около тях.
Освен TRAPPIST-1, те включват суперземните, открити около LHS 1140 и GJ 625, трите скалисти планети, открити около Gliese 667, и Proxima b - най-близката екзопланета до нашата Слънчева система. В допълнение, проучване, проведено с помощта на спектрографа HARPS в обсерваторията Ла Сила на ESO през 2012 г., показва, че в обитаемите зони на червени звезди-джуджета по Млечния път може да има орбита милиарди скалисти планети.
За съжаление, тези последни открития показват, че планетите от системата TRAPPIST-1 не са благоприятни за живот. Нещо повече, вероятно няма да има достатъчно живот за тях, за да произведат биосигнатури, които да се наблюдават в атмосферата им. Освен това екипът стигна до заключението, че планетите TRAPPIST-1 трябва да са формирали баща далеч от своята звезда и да са мигрирали навътре във времето.
Това се основаваше на факта, че богатите на лед планети TRAPPIST-1 бяха далеч по-близо до съответната „ледена линия“ на звездата им, отколкото по-сухите. Във всяка слънчева система планетите, които се намират в тази линия, ще станат по-несигурни, тъй като водата им ще се изпари или кондензира, за да образува океани на техните повърхности (ако има достатъчно атмосфера). Отвъд тази линия водата ще приеме формата на лед и може да се натрупва, за да образува планети.
От своите анализи екипът определи, че планетите TRAPPIST-1 трябва да са се образували отвъд ледената линия и да са мигрирали към звездата си домакин, за да поемат текущите си орбити. Тъй като обаче се знае, че звездите от тип М (червено джудже) са най-ярки след първата форма и затъмняват с течение на времето, ледената линия също би се преместила навътре. Както съавторът Стивън Деш обясни, докъде ще мигрират планетите, зависи от това кога са се образували.
„Колкото по-рано са се образували планетите, толкова по-далеч от звездата са били необходими, за да имат толкова много лед“, каза той. Въз основа на това колко време отнема формирането на скалистите планети, екипът прецени, че първоначално планетите трябва да са били два пъти по-далеч от звездата си, отколкото сега. Въпреки че има други индикации, че планетите в тази система са мигрирали с течение на времето, това проучване е първото, което количествено определя миграцията и използва данните за състава, за да я покаже.
Това проучване не е първото, което показва, че планетите, обикалящи около червени звезди джудже, всъщност могат да бъдат „водни светове“, което би означавало, че скалистите планети с континенти на техните повърхности са сравнително рядко нещо. В същото време са проведени и други проучвания, които показват, че е възможно такива планети да се задържат трудно върху атмосферата си, което показва, че те няма да останат водните светове за дълго.
Въпреки това, докато не успеем да разгледаме по-добре тези планети - което ще бъде възможно с разполагането на инструменти от следващо поколение (като например Космически телескоп Джеймс Уеб) - ще бъдем принудени да теоретизираме за това, което не знаем въз основа на това, което правим. Като бавно научаваме повече за тези и други екзопланети, нашата способност да определим къде трябва да търсим живот извън нашата Слънчева система ще бъде усъвършенствана.
