Астрономия

Хотя вокруг красного карлика TRAPPIST-1 вращаются семь каменистых планет, внимание астрономов привлекает TRAPPIST-1 e — мир чуть меньше Земли, расположенный в зоне, где могла бы существовать жидкая вода. Недавно с помощью космической обсерватории «Джеймс Уэбб» сразу две научные группы сообщили о возможных признаках атмосферы у этой потенциально обитаемой планеты.

Расположенная на расстоянии около 40 световых лет от Земли экзопланета TRAPPIST-1 е делает оборот вокруг родной звезды за 6,1 суток. Из-за приливного захвата (когда гравитация заставляет небесное тело всегда обращать к другому одну и ту же сторону) одна сторона этого каменистого мира, вероятно, всегда обращена к светилу.

Поскольку планета находится в зоне обитаемости, а ее равновесная температура (то есть такая, какая была бы без парниковых газов), оценивается в –23°C (для сравнения у Земли она составляет –18°C), исследователи не исключают, что при наличии атмосферы на освещенной стороне может существовать жидкая вода — как локально, так и в форме глобального океана. Ранее, применив математическую модель, основанную на теории вероятностей, астробиологи назвали наиболее подходящие для поиска жизни экзопланеты, включая TRAPPIST-1 е.

Чтобы проверить наличие атмосферы, астрономы наблюдали за TRAPPIST-1 е с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб»: установленный на борту инструмент NIRSpec фиксирует, как часть света звезды проходит сквозь атмосферу планеты во время транзита. Если атмосфера есть, в спектре появляются «провалы», соответствующие определенным химическим веществам. Чем больше транзитов наблюдает телескоп, тем яснее становится картина.

Результаты двух научных работ, опубликованных в The Astrophysical Journal Letters (первая и вторая) показали, что TRAPPIST-1 е почти наверняка лишена первичной водородно-гелиевой оболочки, а наличие плотной атмосферы из диоксида углерода (CO₂) маловероятно.

Исследовательская группа под руководством Нестора Эспинозы (Néstor Espinoza) из Университета Джонса Хопкинса (США) проанализировала первые спектры транзитов TRAPPIST-1 е. Наблюдения охватывали широкий диапазон длин волн, однако данные оказались сильно искажены из-за активности звезды — вспышек и пятен на ее поверхности.

Для борьбы с «шумом» ученые применили метод гауссовских процессов, который позволил отделить влияние светила от возможных атмосферных сигналов. Таким образом у планеты исключили наличие массивной водородной оболочки, напоминающей атмосферу газовых гигантов.

Вторая исследовательская группа, возглавляемая Аной Глидден (Ana Glidden) из Массачусетского технологического института (США), сосредоточилась на возможном существовании более плотной и тяжелой вторичной атмосферы. Для этого исследователи моделировали различные варианты: от полного отсутствия атмосферы до наличия азотной с примесью метана и углекислого газа.

Поясним: существование азотной атмосферы или полностью безвоздушной поверхности возможно, когда наличие газовой оболочки, богатой водородом, исключено (что подтвердила группа Эспинозы). Глидден и коллеги при этом четких признаков атмосферы не обнаружили, но и ее отсутствие не доказали.

Поскольку сделать окончательные выводы о наличии вторичной атмосферы у TRAPPIST-1 e мешает активность звезды, ученые продолжат наблюдения с помощью «Уэбба». Если у этого каменистого мира действительно есть атмосфера, то вероятность наличия на его поверхности жидкой воды — а значит, и условий для жизни — возрастает.