Скалистая экзопланета TRAPPIST-1 b может иметь скрытую атмосферу
TRAPPIST-1 b, одна из семи каменистых планет, вращающихся вокруг звезды TRAPPIST-1, продолжает интриговать астрономов.
Расположенная всего в 40 световых годах от нас, эта планетарная система уникальна. Она предоставляет редкую возможность изучить семь похожих на Землю планет, три из которых находятся в обитаемой зоне - там, где на поверхности может существовать жидкая вода.
С помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) исследователи получили более глубокие сведения о TRAPPIST-1 b.
Наблюдение за TRAPPIST-1 b
Команда под руководством Эльзы Дюкро из Комиссариата по атомной энергии (CEA) во Франции проанализировала тепловые инфракрасные измерения, сделанные среднеинфракрасным имиджером (MIRI) JWST.
Исследователи, включая экспертов из Института астрономии Макса Планка (MPIA), опубликовали свои выводы в журнале Nature Astronomy.
Результаты опровергают предыдущие выводы и поднимают вопросы об атмосфере и активности поверхности планеты.
Геологически активная поверхность?
Прошлогоднее исследование описывало TRAPPIST-1 b как темную, каменистую планету без атмосферы. Однако последние измерения дают новые подсказки.
«Идея о каменистой планете с сильно выветренной поверхностью без атмосферы не согласуется с текущими измерениями», - сказал Йерун Боувман, астроном из MPIA. «Поэтому мы считаем, что планета покрыта относительно неизменным материалом».
Поверхности каменистых планет обычно выветриваются под воздействием звездного излучения и ударов метеоритов. Однако поверхность TRAPPIST-1 b кажется удивительно молодой. По оценкам исследователей, возраст породы на ее поверхности может составлять всего около 1 000 лет - гораздо меньше, чем предполагаемый возраст планеты в несколько миллиардов лет.
Драматическая геологическая активность на TRAPPIST-1 b
Это открытие намекает на бурную геологическую деятельность. Кора планеты может претерпевать постоянные изменения, вызванные экстремальным вулканизмом или тектоникой плит.
Боуман отметил, что TRAPPIST-1 b может сохранять внутреннее тепло, как и Земля.
Приливные силы от звезды-хозяина и соседних планет могут деформировать ее поверхность, создавая внутреннее трение и тепло - подобное явление наблюдается на вулканической луне Юпитера Ио. Кроме того, свой вклад может вносить нагрев от магнитного поля звезды.
Скрытая атмосфера?
Может ли TRAPPIST-1 b все-таки обладать атмосферой?
Томас Хеннинг, почетный директор MPIA и один из создателей прибора MIRI, предположил другую возможность.
«Вопреки прежним представлениям, существуют условия, при которых планета может иметь плотную атмосферу, богатую углекислым газом (CO2), - говорит Хеннинг. Решающим фактором может быть дымка - углеводородный смог, образующийся в верхних слоях атмосферы».
В исследовании участвовали две программы наблюдений, которые измеряли яркость планеты в диапазонах 12,8 и 15 микрометров. Эти длины волн чувствительны к поглощению CO2.
Поскольку затемнения не наблюдалось, исследователи первоначально пришли к выводу, что у TRAPPIST-1 b нет атмосферы. Однако новые модельные расчеты показывают, что дымка может изменить сценарий.
Влияние дымки в планетарных атмосферах
Дымка поглощает звездный свет и нагревает верхние слои атмосферы, потенциально изменяя ожидаемую структуру температуры.
Вместо более теплого приземного слоя верхние слои атмосферы могут нагреваться и испускать инфракрасное излучение - парниковый эффект. Хеннинг сравнивает это с луной Сатурна Титаном, где ультрафиолетовое излучение превращает богатые углеродом газы в дымку.
Хотя это и правдоподобно, исследователи отмечают ключевые различия. Атмосфера Титана богата метаном, в то время как для TRAPPIST-1 b требуется CO2.
Кроме того, красные карликовые звезды, подобные TRAPPIST-1, испускают интенсивное излучение и звездные ветры, которые могут лишить планету атмосферы за миллиарды лет.
Более широкие последствия исследования
Исследование подчеркивает трудности изучения каменистых планет даже с помощью таких современных инструментов, как JWST. По сравнению с газовыми гигантами, каменистые планеты имеют более тонкие атмосферы, которые дают слабые сигналы. Несмотря на трудности, TRAPPIST-1 b представляет собой ценный пример для изучения.
Полученные данные также дают представление об экзопланетах, вращающихся вокруг красных карликовых звезд - самых распространенных звезд в Галактике. Понимание их атмосфер, геологической активности и потенциальной обитаемости определит дальнейшие исследования и поиски.
Исследование является результатом международного сотрудничества. Исследователи из MPIA, CEA и институтов по всей Европе внесли свой вклад в эту оригинальную работу. Сам прибор MIRI является результатом усилий стран-членов ЕКА и таких организаций, как Общество Макса Планка.
TRAPPIST-1 b остается загадкой. Является ли он геологически активным миром с молодой поверхностью? Может ли он скрывать толстую, богатую CO2 атмосферу, затянутую дымкой?
Для ответа на эти вопросы потребуются дальнейшие наблюдения. Благодаря возможностям JWST и продолжающейся программе Rocky Worlds астрономы как никогда близки к разгадке этих тайн.
Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.
