Экзопланета TRAPPIST-1е могла потерять собственную атмосферу

Астрономы проявляют большой интерес к системе TRAPPIST-1 с тех пор, как космический телескоп Спитцер обнаружил на орбите звезды семь экзопланет, похожих на Землю. Возможно, они не такие подходящие для жизни, как хотелось бы — ранее космический телескоп Джеймс Уэбб не обнаружил никаких свидетельств присутствия атмосферы в одном из этих миров — TRAPPIST-1с.

Новое исследование изучает, какое влияние может испытывать атмосфера другой планеты, TRAPPIST-1e, когда она вращается вокруг звезды. Результаты показывают, что ученым, возможно, придется искать обитаемые миры в другом месте.

Звезда TRAPPIST-1 — красный карлик (или М-карлик), самый маленький класс звезд, способных поддерживать термоядерный синтез в своих ядрах. Красные карлики также являются наиболее распространенным типом звезд.

Многие из обнаруженных небольших скалистых экзопланет находятся в системах с красными карликами. Эти звезды холоднее Солнца, поэтому планеты могут находиться на очень близких орбитах и ​​при этом оставаться потенциально обитаемыми (все семь планет системы TRAPPIST-1 поместятся внутри орбиты Меркурия). Однако вращение на такой близкой орбите к звезде, даже маленькой и относительно прохладной, чревато последствиями, которые мы только начинаем понимать.

Когда астрономы говорят, что планета потенциально пригодна для жизни, она достаточно мала, чтобы иметь твердую поверхность, и получает достаточно солнечной энергии, чтобы иметь жидкую воду.

Более ранние исследования показали, что планеты, расположенные достаточно близко, чтобы находиться в обитаемой зоне красного карлика, могут испытывать сильное влияние звездного излучения, которое разрушает их атмосферу.

Новое исследование, проведенное под руководством Офера Коэна из Массачусетского университета Лоуэлла, предполагает второй механизм, который может способствовать потере атмосферы. Близость такой звезды, как TRAPPIST-1, может привести к тому, что экзопланета испарит свою атмосферу в результате процесса, известного как джоулево нагревание.

Основываясь на новой физической модели, ученые обнаружили, что быстрое изменение фонового магнитного поля может привести к значительному нагреву атмосферы TRAPPIST-1e. Верхние уровни атмосферы планеты напрямую взаимодействуют с космическим пространством, и эта планета настолько близка к звезде, что ее магнитное поле соединяется с магнитным полем звезды.

Смещение напряжения вызывает интенсивные токи в ионосфере, которые приводят к нагреву постоянным током мощностью до 1 Вт на квадратный метр. Земля испытывает то же самое явление, но мы находимся достаточно далеко от Солнца, поэтому эффект в 100 000 раз слабее, чем на TRAPPIST-1e.

Ученые подсчитали, что джоулево нагревание может разрушить атмосферу на TRAPPIST-1e. Сначала выкипят верхние слои атмосферы, но нагревание такого масштаба в течение миллионов лет может разрушить и нижний уровень.

Экзопланета TRAPPIST-1e входит в число трех миров в обитаемой зоне этой звезды и находится прямо в центре системы. Если моделирование верно, вполне вероятно, что все эти планеты испытывают высокий уровень джоулевого нагрева, а это может означать, что ни одна из них не имеет плотной атмосферы.