Астрономия

Наблюдения системы TRAPPIST-1 показали, что ближайшие к звезде экзопланеты, по-видимому, представляют собой голые раскаленные скалы без атмосферы. Открытие ставит под сомнение способность миров у красных карликов удерживать воздух, а значит, и их шансы быть обитаемыми.

Система TRAPPIST-1 почти десятилетие остается одной из главных лабораторий астробиологии. Дело в том, что из семи планет, вращающихся вокруг холодной красной звезды, как минимум три находятся в зоне обитаемости. Поскольку красные карлики — самый распространенный тип звезд в Галактике, понимание того, могут ли их планеты сохранять атмосферу, крайне важно.

Изучая их, ученые могут ответить на вопрос о том, как часто во Вселенной встречаются миры, пригодные для жизни. Вот только у этих светил есть серьезный недостаток — их мощное ультрафиолетовое и рентгеновское излучение способно буквально сдувать атмосферы ближайших планет.

Теперь, чтобы расставить все точки над i, астрономы проанализировали данные наблюдений, полученных с помощью космической обсерватории «Джеймс Уэбб». Инструмент непрерывно следил за двумя ближайшими к звезде мирами — TRAPPIST-1 b и c — в течение примерно 60 часов. Затем исследователи измерили инфракрасное излучение планет на разных участках их орбиты, что позволило восстановить распределение температур на поверхности.

Таким образом, авторы научной работы, опубликованной в журнале Nature Astronomy, фактически «нарисовали» карту климата этих далеких миров. Идея проста: если у планеты есть плотная атмосфера, она распределяет тепло, сглаживая разницу между дневной и ночной сторонами. Если же атмосферы нет, одна сторона перегревается, а другая остается ледяной.

Именно такую картину и увидели астрономы: у TRAPPIST-1 b температура на дневной стороне достигает 217 градусов Цельсия, при этом ночная сторона почти не излучает тепло (она ледяная). Кроме того, максимум излучения точно совпадает с положением полудня, без сдвига, что также указывает на отсутствие переноса тепла ветрами. Эти данные согласуются с моделью темной, лишенной атмосферы каменистой поверхности.

У TRAPPIST-1 c дневная сторона прохладнее — 96 градусов Цельсия, однако контраст между днем и ночью остается большим. То есть планета либо практически безвоздушна, но отражает больше света, либо у нее есть крайне разреженная атмосфера, возможно богатая кислородом. Правда, в обоих случаях плотные атмосферы практически исключаются.

Хотя оба мира близки по массе и составу, они, судя по всему, прошли разные эволюционные пути: даже небольшие различия в расстоянии до звезды или начальных условиях приводят к радикально разным судьбам атмосфер. Результаты подкрепляют гипотезу о том, что излучение красных карликов эффективно разрушает атмосферы ближайших планет, превращая их в каменные миры с экстремальными перепадами температур — более 500 градусов между днем и ночью.

Поэтому главный вопрос — обитаемость в системе TRAPPIST-1 — переносится дальше от светила. Если внутренние планеты системы оказались оголенными, смогут ли более удаленные, расположенные в зоне обитаемости миры, сохранять атмосферу и воду? Поскольку ученые уже наблюдают TRAPPIST-1 e, ответ, вероятно, не за горами.