V únoru 2017 byl svět ohromen, když zjistil, že astronomové - pomocí dat z dalekohledu TRAPPIST v Chile a kosmického dalekohledu Spitzer - identifikovali v systému TRAPPIST-1 systém sedmi skalních exoplanet. Jako by to nebylo dost povzbudivé pro nadšence exoplanet, bylo také naznačeno, že tři ze sedmi planet obíhají v kruhové obývatelné zóně hvězd (aka. „Zóna Goldilocks“).
Od té doby se tento systém zaměřuje na značné výzkumné a následné průzkumy, aby se zjistilo, zda by některá z jejích planet mohla být obyvatelná. Základem těchto studií byla otázka, zda planety mají tekutou vodu na svých površích. Ale podle nové studie týmu amerických astronomů mohou mít planety TRAPPIST ve skutečnosti příliš mnoho vody na podporu života.
Studie nazvaná „Přicházející migrace planet TRAPPIST-1 odvozená z jejich skladeb bohatých na vodu“, se nedávno objevila v časopise Astronomie přírody. Studii vedl Cayman T. Unterborn, geolog ze školy Země a průzkum vesmíru (SESE). Patřili sem Steven J. Desch, Alejandro Lorenzo (také z SESE) a Natalie R. Hinkel - astrofyzici z Vanderbilt University , Nashville.
Jak již bylo uvedeno, bylo provedeno několik studií, jejichž cílem bylo zjistit, zda by některá z planet TRAPPIST-1 mohla být obyvatelná. A zatímco někteří zdůrazňovali, že by nebyli schopni dlouho držet svou atmosféru kvůli skutečnosti, že obíhají kolem hvězdy, která je proměnlivá a náchylná k vzplanutí (jako všichni červení trpaslíci), jiné studie našli důkazy, že systém by mohl být bohatý na vodu a ideální pro výměnu života.
Pro účely studie použil tým data z předchozích průzkumů, které se pokusily omezit hmotnost a průměr planet TRAPPIST-1, aby vypočítaly jejich hustoty. Většina z toho pocházela z datového souboru s názvem Hypatia Catalog (vytvořeného přispívajícím autorem Hinkelem), který slučuje data z více než 150 literárních zdrojů, aby určil hvězdné hojnosti hvězd v blízkosti našeho Slunce.
Na základě těchto údajů tým konstruoval modely hmotnostního poloměru pro stanovení těkavého obsahu každé z planet TRAPPIST-1. Všimli si, že planety TRAPPIST jsou pro skalnatá těla tradičně lehké, což ukazuje na vysoký obsah těkavých prvků (jako je voda). Na podobně světech s nízkou hustotou se těkavá složka obvykle považuje za formu atmosférických plynů.
Jak však Unterborn vysvětlil v nedávném článku SESE, planety TRAPPIST-1 jsou odlišnou záležitostí:
"[T] on TRAPPIST-1 planety jsou příliš malé na to, aby udržely dostatek plynu, aby vyrovnaly deficit hustoty." I kdyby byli schopni zadržet plyn, množství potřebné k vykompenzování deficitu hustoty by způsobilo, že by planeta byla mnohem nafouklejší, než vidíme. “
Z tohoto důvodu Unterborn a jeho kolegové určili, že složkou s nízkou hustotou v tomto planetárním systému musí být voda. K určení toho, kolik vody tam bylo, použil tým unikátní softwarový balíček vyvinutý jako ExoPlex. Tento software používá nejmodernější kalkulátory minerální fyziky, které týmu umožnily kombinovat všechny dostupné informace o systému TRAPPIST-1 - nejen hmotnost a poloměr jednotlivých planet.
Zjistili, že vnitřní planety (b a C) byly „sušší“ - mající méně než 15% hmotnostních vody - zatímco vnější planety (F a G) měl více než 50% hmotnostních vody. Pro srovnání, Země má pouze 0,02% hmotnostní vody, což znamená, že tyto světy mají ve svém objemu ekvivalent stovek oceánů Země. V podstatě to znamená, že planety TRAPPIST-1 mohou mít příliš mnoho vody na podporu života. Jak vysvětlil Hinkel:
„Obvykle považujeme tekutou vodu na planetě za způsob, jak začít život, protože život, jak ho známe na Zemi, je složen převážně z vody a vyžaduje, aby žil. Planeta, která je vodním světem nebo planeta, která nemá nad hladinou žádný povrch, nemá důležité geochemické nebo elementární cykly, které jsou pro život naprosto nezbytné. “
Tato zjištění neuspokojují ty, kteří věří, že hvězdy typu M jsou nejpravděpodobnějším místem pro obyvatelné planety v naší galaxii. Nejenže jsou červení trpaslíci nejběžnějším typem hvězdy ve vesmíru, což představuje 75% hvězd pouze v galaxii Mléčná dráha, u několika z nich, které jsou relativně blízké naší sluneční soustavě, se také nachází jedna nebo více skalnatých planet, které je obíhají.
Kromě TRAPPIST-1 se jedná o super-Země objevené kolem LHS 1140 a GJ 625, tři skalnaté planety objevené kolem Gliese 667 a Proxima b - nejbližší exoplaneta naší sluneční soustavy. Průzkum provedený pomocí spektrografu HARPS na observatoři v La Silla v roce 2012 ukázal, že v obývatelných zónách červených trpaslíků v Mléčné dráze mohou obíhat miliardy skalních planet.
Tato nejnovější zjištění bohužel naznačují, že planety systému TRAPPIST-1 nejsou pro život příznivé. A co víc, pravděpodobně by na nich nebyl dost života na to, aby vytvořily biologické podpisy, které by byly pozorovatelné v jejich atmosféře. Kromě toho tým také dospěl k závěru, že planety TRAPPIST-1 musí otce formovat pryč od své hvězdy a postupem času se stěhovat dovnitř.
Bylo to založeno na skutečnosti, že planety TRAPPIST-1 bohaté na led byly mnohem blíže k příslušné „ledové linii“ jejich hvězd než ty suchší. V jakékoli sluneční soustavě budou planety, které leží v této linii, horší, protože se jejich voda bude odpařovat nebo kondenzovat a vytvářet na jejich povrchu oceány (pokud bude přítomna dostatečná atmosféra). Za touto čarou bude mít voda formu ledu a může být nahromaděna do planet.
Podle jejich analýz tým určil, že planety TRAPPIST-1 se musí tvořit za ledovou čáru a migrovat směrem k hostitelské hvězdě, aby převzaly své současné oběžné dráhy. Protože je však známo, že hvězdy typu M (červené trpaslíci) jsou nejjasnější po prvním tvaru a časem se ztmavly, linie ledu by se také posunula dovnitř. Jak vysvětlil spoluautor Steven Desch, do jaké míry by migrované planety závisely na tom, kdy se vytvoří.
"Čím dříve se planety tvořily, tím dál od hvězdy se musely utvořit, aby měly tolik ledu," řekl. Na základě toho, jak dlouho trvá vytvoření skalnatých planet, tým odhadl, že planety musely být původně dvakrát tak daleko od své hvězdy jako nyní. I když existují další náznaky, že se planety v tomto systému migrovaly v průběhu času, tato studie je první, která kvantifikovala migraci a použila údaje o složení, aby ji ukázala.
Tato studie není první, která by naznačovala, že planety obíhající červené trpasličí hvězdy mohou být ve skutečnosti „vodní světy“, což by znamenalo, že skalnaté planety s kontinenty na jejich povrchu jsou relativně vzácnou věcí. Současně byly provedeny další studie, které naznačují, že takové planety budou mít pravděpodobně jen těžko zadržující atmosféru, což naznačuje, že příliš dlouho nezůstanou ve vodních světech.
Dokud se však nebudeme moci lépe podívat na tyto planety - což bude možné díky nasazení nástrojů nové generace (jako je James Webb Space Telescope) - budeme nuceni teoretizovat o tom, co nevíme, na základě toho, co děláme. Pomalým poznáváním těchto a dalších exoplanet bude zlepšena naše schopnost určit, kde bychom měli hledat život mimo naši sluneční soustavu.
