TRAPPIST-1: Водные миры или вулканические пустыни? Новые загадки системы красного карлика

Система TRAPPIST-1, расположенная примерно в 40 световых годах от Земли, продолжает привлекать внимание ученых как потенциальный объект для поиска признаков жизни. Открытая в 2017 году, она состоит из семи планет, вращающихся вокруг красного карлика (звезды M-типа) — класса звезд, известных своей вспышечной активностью и сравнительно низкой температурой. Главный вопрос, волнующий астрономов, — могут ли эти планеты быть пригодными для жизни, учитывая их возможное сходство с Землей и наличие воды.

Вода и вулканическая активность

Одним из ключевых факторов обитаемости является наличие воды. Предыдущие исследования указывали на то, что экзопланеты у красных карликов могут терять воду из-за интенсивного ультрафиолетового излучения звезды. Однако новые данные, полученные с помощью космического телескопа Джеймс Уэбб (JWST), позволили уточнить состав атмосфер планет TRAPPIST-1. В частности, наблюдения за планетой TRAPPIST-1 c исключили наличие плотной углекислотной атмосферы, но оставили возможность существования водяного пара или кислорода, образующегося в результате фотодиссоциации воды.

Чтобы оценить вероятность современного источника воды, команда астробиологов под руководством Трента Томаса из Вашингтонского университета разработала модель дегазации, основанную на данных о каменистых планетах Солнечной системы (Меркурий, Венера, Земля, Марс).

Ученые пришли к выводу, что скорость выделения воды (вулканической дегазации) на планетах TRAPPIST-1 может составлять от 0,03 до 8 земных значений. Однако моделирование также показало, что магматическая активность в системе, вероятно, крайне низка — сравнима с марсианской, что делает маловероятным активный вулканизм.

Состав мантии и возможные сценарии

Исследование также затронуло вопрос содержания воды в мантиях планет TRAPPIST-1. Анализ показал, что их состав, скорее всего, близок к земному, с содержанием воды не более 1% от массы. Для сравнения, на Земле вода составляет лишь около 0,02% массы планеты, несмотря на обширные океаны на поверхности. Это означает, что даже при относительно сухих недрах планеты TRAPPIST-1 могут обладать значительными запасами воды.

Авторы работы рассмотрели несколько сценариев, включая:

• «Водные миры» — планеты с глобальными океанами, где вода составляет значительную часть массы.
• Сухие каменистые планеты — аналоги Марса, с минимальной вулканической активностью и ограниченными запасами воды.
• Планеты земного типа — с умеренным содержанием воды и возможными океанами.

Перспективы дальнейших исследований

Хотя текущие данные указывают на возможное наличие воды в системе TRAPPIST-1, вопрос обитаемости остается открытым. Интенсивное УФ-излучение красного карлика и слабая магматическая активность могут препятствовать долгосрочному сохранению атмосферы и жидкой воды. Однако дополнительные наблюдения JWST помогут уточнить состав атмосфер и геофизические условия на этих планетах.

Исследование, опубликованное в препринте на arXiv, предоставляет важные теоретические рамки для будущих работ. Его выводы могут быть применены не только к TRAPPIST-1, но и к другим экзопланетам земного типа, вращающимся вокруг красных карликов. Таким образом, система TRAPPIST-1 остается одной из самых перспективных целей в поиске потенциально обитаемых миров за пределами Солнечной системы.