Семь землеподобных экзопланет, входящих в систему TRAPPIST-1 и обладающих схожими характеристиками, сталкиваются с общей проблемой: они вращаются вокруг красного карлика, который известен своими мощными вспышками. Исследователи пытаются определить, насколько опасна для этих планет радиация, исходящая от их звезды, и могут ли они поддерживать влажную атмосферу в подобных условиях. Недавние расчеты, проведенные планетологами, дали повод для оптимизма: даже незначительная вулканическая деятельность способна компенсировать потери водяного пара из атмосферы.
Система TRAPPIST-1, находящаяся на расстоянии всего 39 световых лет от Земли, является уникальным явлением по ряду причин. Прежде всего, в большинстве звездных систем обнаружено не более нескольких планет. Кроме того, все известные планеты этой системы, вероятно, обладают твердой поверхностью и по размерам и массе схожи с нашей планетой.
Благодаря схожести с Землей и между собой, систему TRAPPIST-1 часто называют «гороховым стручком». То, что звезда этой системы – малогабаритный красный карлик, позволяет предположить, что вся система возникла в протопланетном диске с ограниченным количеством вещества.
Наиболее любопытным является сопоставление размеров и масс всех этих миров, которое показывает, что по плотности они несколько меньше, чем Земля может означать, согласно результатам анализа, в недрах планеты либо отсутствует плотное металлическое ядро, либо содержится значительное количество летучих веществ. Если второе утверждение верно, то, вероятнее всего, это будут летучие вещества, а именно вода, которая способна стабильно существовать в недрах планеты. Более того, в космосе ее должно быть очень много, поскольку водород является самым распространенным химическим элементом во Вселенной, а кислород также входит в число наиболее часто встречающихся».
Эти экзопланеты находятся значительно ближе к своей малой звезде, чем Меркурий к Солнцу. Наиболее удаленная от звезды планета системы располагается всего в девяти миллионах километрах. Для сравнения, расстояние от Меркурия до Солнца составляет 58 миллионов километров. Однако, несмотря на такие близкие расстояния, большинство планет TRAPPIST-1 не испытывают сильной жары, поскольку их звезда является тусклой и «холодной». Примечательно, что три из семи планет находятся в зоне, где вода, в случае ее наличия, не будет ни испаряться, ни замерзать – в так называемой зоне потенциальной обитаемости.
Все это порождает постоянный интерес к их дальнейшей судьбе. Согласно оценкам, возрасту системы насчитывает 7,6 миллиарда лет, что на три миллиарда лет превышает возраст Солнечной системы и предполагает столь же длительное существование в будущем: красные карлики характеризуются невероятной «долговечностью», поскольку они крайне медленно расходуют водород в процессе термоядерных реакций, что, по мнению астрономов, может продолжаться дольше, чем период существования Вселенной на текущий момент. Напомним, что возраст Вселенной составляет 13,8 миллиарда лет.
Несмотря на в целом позитивный сценарий, его существенно портит известная черта красных карликов: они подвержены очень интенсивным вспышкам. Эти вспышки могут быть в тысячи раз сильнее солнечных. Это создает значительную угрозу для планет, поскольку радиация может буквально разрушать их атмосферы. Именно поэтому обнаружить атмосферу в данной системе пока не удалось. Однако планетологи не торопятся полностью отвергать вероятность ее наличия, и недавнее исследование, проведенное учеными из Вашингтонского университета (США), вселяет новые надежды в отношении TRAPPIST-1.
Ученые провели исследование, чтобы определить скорость, с которой планеты теряют свою атмосферу, в особенности водяной пар, под воздействием излучения звезд, и выяснить, насколько эти потери необратимы. Результаты работы были опубликованы в научной статье, доступной на сервере препринтов arXiv.org, согласно проведенному анализу, можно сделать вывод о том, что вода может и далее выделяться из недр планет в процессе вулканических извержений, что позволит восполнить потери, вызванные воздействием радиации.
Водяной пар является основным элементом вулканических выбросов на Земле. Исследователи предполагают, что вулканическая активность на планетах системы TRAPPIST-1 должна быть значительно менее интенсивной по сравнению с нашей планетой, однако их мантии могут содержать большое количество воды. Определенные расчеты допускают, что интенсивность подъема воды из недр этих планет может быть в восемь раз выше, чем на Земле.
Согласно представленным сведениям, за миллиарды лет своего существования TRAPPIST-1c могла высвободить объем воды, эквивалентный 50 земных океанов. Однако, она находится на слишком близком расстоянии от своей звезды – всего 2,4 миллиона километров, что делает удержание такого количества воды невозможным.
По мнению ученых, даже незначительная вулканическая активность может быть достаточной для поддержания влажной атмосферы и формирования водоемов на поверхности планет, расположенных в зонах с умеренным климатом.