Планетная система TRAPPIST-1, находящаяся на расстоянии около 40 световых лет от Земли, до сих пор является одной из наиболее исследуемых известных нам систем. Она включает в себя ультрахолодного красного карлика и семь планет земного типа, характеризующихся скалистой структурой. Обнаруженная в 2016 году, эта система немедленно заинтересовала ученых благодаря своему составу и тому, что несколько планет находятся в пределах или рядом с зоной обитаемости. Вероятность существования жидкой воды на поверхности некоторых из этих планет привела к появлению предположений о наличии условий, подходящих для жизни.
TRAPPIST-1 d — третья планета, расположенная от своей звезды, и она совершает полный оборот всего за 4 дня. Эта планета находится на границе пригодной для жизни зоны, что делает ее приоритетным объектом для наблюдений с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Для изучения состава атмосферы методом спектроскопии в ближнем инфракрасном диапазоне был задействован инструмент NIRSpec, который предназначен для выявления следов молекул, таких как водяной пар, углекислый газ или метан — основных компонентов, которые могли бы свидетельствовать о наличии атмосферы, схожей с земной.
Исследование, результаты которого были опубликованы в The Astrophysical Journal, не показало наличия молекулярных признаков, указывающих на плотную или пригодную для жизни атмосферу. Тем не менее, отсутствие обнаружения не исключает полностью возможность наличия атмосферы. Среди рассматриваемых гипотез – очень разреженная атмосфера, аналогичная марсианской, или плотный слой облаков, подобный венерианскому. Существует также вероятность того, что TRAPPIST-1 d – это безжизненный скалистый мир, не имеющий атмосферы вследствие интенсивного излучения своей звезды.
Сложности сохранения атмосферы
Изучение атмосфер экзопланет тесно связано с характеристиками их звезд. Красные карлики, например TRAPPIST-1, широко распространены в нашей галактике, однако условия в их окрестностях существенно отличаются от условий, создаваемых нашим Солнцем. Эти звезды меньше и холоднее, что приводит к тому, что обитаемая зона располагается значительно ближе к звезде. В результате, планеты, находящиеся в этой зоне, испытывают интенсивное воздействие ультрафиолетового излучения и потока заряженных частиц, особенно во время вспышек, которые часто наблюдаются у таких звезд.
Потеря атмосферы может значительно снизить способность планеты к ее удержанию. Внутренние планеты системы TRAPPIST-1, включая b, c и d, испытывают более интенсивную атмосферную эрозию по сравнению с расположенными дальше от звезды. Данные, полученные с помощью телескопа JWST, указывают на то, что для TRAPPIST-1 d взаимодействие со звездным излучением могло привести к разрушению значительной части ее атмосферы, если таковая когда-либо и формировалась.
Несмотря на это, исследование не завершает обсуждение этой темы. Тонкая атмосфера или плотные верхние облака могут маскировать спектроскопические данные, которые можно будет получить лишь в результате более детальных наблюдений или с использованием перспективных приборов. TRAPPIST-1 d, таким образом, представляет собой первый этап в изучении того, какие условия необходимы для сохранения атмосферы вокруг активной и турбулентной звезды скалистой планетой земного размера.
Изучение других планет нашей Солнечной системы открывает широкие возможности
В дальнейшем исследователи планируют сосредоточиться на внешних планетах системы, в частности TRAPPIST-1 e, f, g и h. Расположение этих планет дальше от звезды предполагает меньшее воздействие интенсивного излучения и, теоретически, более подходящие условия для поддержания стабильной атмосферы. Вместе с тем, большая удаленность и более низкие температуры создают трудности в выявлении возможных атмосферных признаков.
Благодаря высокой чувствительности в ближнем инфракрасном диапазоне телескоп Джеймса Уэбба позволяет по-новому взглянуть на эти планеты. Полученные данные помогут установить, какие из них способны сохранять атмосферу, а какие теряют ее под воздействием неблагоприятных условий.
TRAPPIST-1 d представляет собой значимую точку отсчета, не как вероятный аналог Земли, а как образец каменистой планеты, находящейся на границе допустимого. Это приближает нас к осознанию того, насколько уникальной может быть среда, схожая с земной.