Атмосферная загадка TRAPPIST-1 d: новые данные телескопа Джеймс Уэбб
С момента открытия первых экзопланет научное сообщество с особым трепетом ищет миры, способные поддерживать жизнь. Среди тысяч обнаруженных экзопланет система TRAPPIST-1 выделялась как особо многообещающая благодаря своему уникальному строению — семь каменистых планет, компактно расположенных вокруг тусклого красного карлика.
Особое внимание ученых привлекла TRAPPIST-1 d, занимающая положение на внутренней границе так называемой «обитаемой зоны». Однако новые данные, полученные космическим телескопом Джеймс Уэбб, поставили под сомнение возможность существования здесь условий, даже отдаленно напоминающих земные.
Уникальность TRAPPIST-1 d
Эта экзопланета представляла особый интерес для исследователей по нескольким фундаментальным причинам. По своим физическим характеристикам она почти идентична Земле — схожие масса и радиус, а теоретические модели указывают на каменистый состав поверхности. Ее орбита расположена в пределах условной «зоны обитаемости«, где теоретически возможно существование жидкой воды при наличии подходящей атмосферы.
Особую ценность для науки представляет тот факт, что эта система обращается вокруг красного карлика — типа звезд, составляющих около трех четвертей всего звездного населения нашей Галактики. Если бы жизнь могла существовать в таких условиях, это радикально повысило бы вероятность ее обнаружения во Вселенной.
Новые данные телескопа Джеймс Уэбб
Применение спектрографа NIRSpec позволило ученым провести детальный вторичный транзитный анализ, изучая, как излучение звезды взаимодействует с гипотетической атмосферой планеты. Полученные результаты оказались неожиданными и разочаровывающими одновременно. В спектральных данных отсутствовали какие-либо следы молекул воды, углекислого газа или метана — ключевых маркеров, которые непременно должны были бы присутствовать в атмосфере, подобной земной.
Более того, анализ показал полное отсутствие сколько-нибудь значительной газовой оболочки вокруг планеты. Если атмосфера и существует, то она настолько разрежена, что современные приборы не способны ее зафиксировать. Ученые предполагают, что причиной этого могло стать интенсивное воздействие звезды — TRAPPIST-1 относится к классу вспыхивающих красных карликов, чье жесткое излучение за миллиарды лет могло полностью «сдуть» первоначальную атмосферу планеты.
Возможные сценарии для TRAPPIST-1 d
Исследователи рассматривают несколько возможных вариантов объяснения полученных данных. Первый сценарий предполагает существование крайне разреженной атмосферы, по плотности сопоставимой с марсианской. В этом случае планета могла постепенно потерять свои газовые оболочки и воду из-за сочетания относительно слабой гравитации и постоянного воздействия звездного ветра.
Альтернативный вариант — «венерианский» сценарий, где плотный слой сульфатных облаков в верхних слоях атмосферы эффективно скрывает от наблюдения ее нижние слои. В этом случае парниковый эффект мог привести к катастрофическому изменению климата, превратив планету в раскаленный ад, несмотря на ее формальное нахождение в «обитаемой зоне».
Третий, наиболее пессимистичный сценарий предполагает полное отсутствие сколько-нибудь значительной атмосферы, что делает планету похожей на крупный аналог Луны, где поверхность подвергается прямому воздействию жесткого звездного излучения и космических лучей.
Фундаментальная важность атмосферы
Отсутствие полноценной атмосферы делает невозможным существование жизни земного типа даже в пределах формальной «обитаемой зоны». Атмосферная оболочка выполняет несколько критически важных функций: она выступает в роли температурного регулятора, создавая парниковый эффект и предотвращая экстремальные перепады между дневной и ночной сторонами; обеспечивает защиту от губительного космического излучения и метеоритной бомбардировки; создает условия для существования жидкой воды на поверхности.
TRAPPIST-1 d, лишенная этих защитных механизмов, скорее всего представляет собой безжизненную пустыню, где дневная сторона подвергается интенсивному нагреву, а ночная — экстремальному охлаждению.
Несмотря на разочаровывающие результаты, касающиеся TRAPPIST-1 d, ученые сохраняют оптимизм в отношении других планет этой системы. Особый интерес представляет TRAPPIST-1 e, которая рассматривается как наиболее вероятный кандидат на наличие устойчивой атмосферы. Более удаленные от звезды планеты f и g имеют повышенные шансы на сохранение летучих соединений благодаря своему орбитальному положению. Даже самая холодная планета системы — TRAPPIST-1 h — может представлять научный интерес, если окажется, что она обладает плотной углекислотной атмосферой, напоминающей условия на раннем Марсе.
Выводы и перспективы
Это открытие преподает нам несколько важных уроков. Во-первых, оно демонстрирует, что само по себе нахождение планеты в «обитаемой зоне» отнюдь не гарантирует ее пригодность для жизни — критическое значение имеет эволюция и сохранность атмосферы. Во-вторых, системы красных карликов, несмотря на их распространенность, могут представлять собой крайне неблагоприятную среду для развития жизни из-за высокой активности этих звезд.
На текущий момент Земля остается единственным известным нам миром, где достоверно существует жизнь, но поиски продолжаются, и телескоп Джеймс Уэбб только начинает раскрывать тайны экзопланет.