Phoebe Newman Naukowcy odkryli, że z planety potencjalnie nadającej się do zamieszkania została pozbawiona atmosfery, co może ostatecznie sprawić, że świat Trappist-1e nie będzie nadawał się do zamieszkania. Abstrakcja wydaje się być spowodowana prądami elektrycznymi powstającymi, gdy planeta ściga się wokół swojej gwiazdy macierzystej – czerwonego karła.
To ważne odkrycie, ponieważ układ Trappist-1, w którym ta egzoplaneta krąży wokół małej czerwonej gwiazdy karła, był jednym z głównych celów poszukiwań obcego życia. Z siedmiu skalistych, podobnych do Ziemi światów w tym układzie co najmniej trzy znajdują się w ekosferze, czyli obszarze wokół gwiazdy, który nie jest ani za gorący, ani za zimny, aby na planecie mogła utrzymywać się woda w stanie ciekłym.
Jednak planeta bez atmosfery nie może utrzymać wody w stanie ciekłym, nawet jeśli znajduje się w strefie zamieszkiwalnej, zwanej także „strefą Złotowłosej”. To pokazuje, że chociaż Trappist-1e może znajdować się w ekosferze czerwonego karła Trappist-1, położonego 40 lat świetlnych od Ziemi, jego zamieszkiwanie może być krótkotrwałe.
To samo zjawisko wpływające na atmosferę Trappist-1e może mieć wpływ również na atmosfery innych planet w tej nadającej się do zamieszkania strefie, co jest złą wiadomością z punktu widzenia możliwości znalezienia życia w tym układzie.
Powiązany: Wydaje się, że egzoplaneta TRAPPIST-1 nie ma atmosfery, a prawda może kryć się w jej gwieździe, odkrywa Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba
Metody usuwania atmosfery egzoplanety
Trappist-1e jest mniej więcej wielkości Ziemi, a mimo to ma masę około 0,7 masy naszej planety. Jest czwartą planetą od swojej gwiazdy i obraca się w odległości zaledwie 0,028 odległości między Ziemią a Słońcem, a jeden obrót wykonuje w zaledwie 6,1 ziemskich dni.
Pomimo tej bliskości, ponieważ Trappist-1 jest znacznie mniejszy i chłodniejszy od Słońca, jego ekosfera znajduje się znacznie bliżej jego powierzchni niż ekosfera naszej gwiazdy. W związku z tym wydaje się, że to nie promieniowanie czerwonego karła rozdziera atmosferę TRAPPIST-1e, ale raczej wiatr naładowanych cząstek emanujący z gwiazdy, zwany „wiatrami gwiazdowymi”.
„Przyjrzeliśmy się, jak zmienia się pogoda kosmiczna na orbicie planety, a TRAPPIST-1e przemieszcza się bardzo szybko pomiędzy bardzo różnymi warunkami i ciśnieniami wiatru gwiazdowego, co prowadzi do pewnego rodzaju pulsującego kompresji i relaksacji pola magnetycznego planety” – powiedziała Cecilia Garafo z drużyna. Członek i astrofizyk z Harvardu i Smithsonian powiedział Space.com. „To generuje potężne prądy elektryczne w górnych warstwach atmosfery – jonosferze – które podgrzewają atmosferę niczym grzejnik elektryczny”.
Ziemia doświadcza również zmian w wietrze słonecznym, co powoduje podobny wzrost poziomu naszej atmosfery – wyjaśnił Jarrafo. Różnica polega na tym, że ciepło odczuwane przez TRAPPIST-1e jest do 100 000 razy silniejsze niż ciepło, którego Ziemia doświadcza dzięki wiatrowi słonecznemu. Dzieje się tak dlatego, że Trappist-1e szybko porusza się wokół swojej gwiazdy, a ruch ten napędza potężne prądy jonosferyczne, które rozpraszają i generują intensywne ciepło, co zespół nazywa „ogrzewaniem Joule'a sterowanym napięciem”.
Chociaż zespół spodziewał się takiego efektu w 2017 r., badacze byli zaskoczeni, jak silny go odkrył teraz.
„W przypadku TRAPPIST-1e może być tak silne, że ciepło wyparuje górne warstwy atmosfery” – powiedział Jarrafo. „W ciągu milionów lat planeta może stracić całą atmosferę z powodu tego zjawiska”.
Badania zespołu pokazują, że istnieją więcej niż dwa sposoby utraty atmosfery przez planetę.
Ofer Cohen, członek zespołu i badacz z Centrum Nauki i Technologii Kosmicznej Lowell, powiedział Space.com, że zazwyczaj uważa się, że utrata atmosfer egzoplanetarnych jest spowodowana jakimś procesem zewnętrznym. Należą do nich silne promieniowanie gwiazdy, które może spowodować podgrzanie i ucieczkę atmosfery, lub naładowane cząstki wiatru gwiazdowego, które wyrzucają planety, powodując potężny efekt odpędzania.
„W tym przypadku ocieplenie i wynikająca z niego utrata atmosfery wynikają wyłącznie z szybkiego ruchu planety. Zatem planeta skazuje się na utratę atmosfery samym ruchem” – powiedział Cohen. „To tak, jakbyśmy byli zbyt leniwi, aby odśnieżyć dach samochodu i zaczynamy jechać, mając nadzieję, że powietrze poruszające się wokół samochodu wykona pracę za nas i usunie śnieg — przynajmniej tak robimy w okolicach Bostonu.
„Myślę, że to fajne, że planety mogą to robić za pomocą swoich atmosfer”.
A co z innymi planetami Trappist-1?
Na Ziemi magnetosfera chroni naszą atmosferę, kierując naładowane cząstki w dół linii pola magnetycznego i poza naszą planetę. Marsowi, któremu brakuje silnego pola magnetycznego, atmosfera została zniszczona przez wiatry słoneczne i ostre promieniowanie słoneczne. W rezultacie Czerwona Planeta mogła utracić wodę w przestrzeń kosmiczną.
Uważa się również, że Trappist-1e posiada magnetosferę, ale wyniki pokazują, że może ona nie wystarczyć, aby zapobiec zniszczeniu atmosfery.
„Normalnie pole magnetyczne planety działa jak bańka ochronna, ale wokół TRAPPIST-1e bańka ta zostaje naruszona” – powiedział Garaffo. „Pole magnetyczne planety łączy się z polem magnetycznym gwiazdy, tworząc ścieżki, które pozwalają cząstkom gwiazdy uderzać w bezpośrednio na planetę.” „To nie tylko usuwa atmosferę, ale także znacznie ją podgrzewa, narażając TRAPPIST-1e i jego sąsiadów na utratę całej atmosfery”.
Trappist-1e to czwarta planeta czerwonego karła znajdującego się w sercu tego fascynującego układu planetarnego skalistych światów. Astronomowie odkryli już wcześniej, że Trappist-1b, najbliższa gwiazdy egzoplaneta, najwyraźniej straciła już swoją atmosferę.
Zespół uważa, że nagrzewanie Joule'a spowodowane potencjałem elektrycznym może również wpłynąć na Trappist-1f i Trappist-1g, pozbawiając je również atmosfery, choć w mniejszym stopniu niż w przypadku Trappist-1e. Dzieje się tak dlatego, że przy odległości odpowiednio 0,038 i 0,04683-krotności Ziemi i Słońca od ich gwiazdy planety te poruszają się wolniej w wietrze gwiazdowym czerwonego karła niż Trappist-1e.
„Planety w pobliżu TRAPPIST-1 spotka bardziej ekstremalny los, a planety znajdujące się dalej od niej – nieco łagodniejszy los” – powiedział Jarrafo. „Wyobrażam sobie, że wszystkie planety Trappist-1 miałyby trudności z utrzymaniem jakiejkolwiek atmosfery”.
Odkrycia zespołu mogą mieć konsekwencje wykraczające poza układ Trappist-1, a także w poszukiwaniu nadających się do zamieszkania egzoplanet i życia poza Układem Słonecznym. Wskazują, że egzoplanety znajdujące się blisko swoich gwiazd prawdopodobnie stracą atmosferę, nawet jeśli znajdą się w ekosferze danej gwiazdy.
Wyniki mogą również pomóc w zasugerowaniu, w których gwiazdach mogą znajdować się planety zawierające cząsteczki wskazujące na obecność życia: biomarkery.
„Nasze badania sugerują, że takie gwiazdy macierzyste o małej masie mogą nie być najbardziej obiecującymi miejscami na planety posiadające atmosfery” – podsumował Jarravo. „Identyfikowanie gwiazd macierzystych, które mogłyby wspierać planety nadające się do zamieszkania i monitorowanie tranzytów atmosferycznych za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba i przyszłych obserwatoriów, ale także budowanie technologii umożliwiającej interpretację tych wyników w kategoriach biomarkerów”.
Wyniki badania zespołu opublikowano 16 lutego Dziennik astrofizyczny .
