Vo februári 2017 bol svet ohromený, keď sa dozvedel, že astronómovia - pomocou údajov z ďalekohľadu TRAPPIST v Čile a vesmírneho teleskopu Spitzer - identifikovali v systéme TRAPPIST-1 systém siedmich skalných exoplanet. Ako by to nebolo dosť povzbudivé pre nadšencov exoplanet, bolo tiež naznačené, že tri zo siedmich planét obiehali v kruhovej obývateľnej zóne hviezd (známej ako „zóna Goldilocks“).
Odvtedy sa tento systém sústreďuje na rozsiahle výskumné a následné prieskumy s cieľom určiť, či by niektorá z jeho planét mohla byť obývateľná. Súčasťou týchto štúdií je otázka, či majú planéty na svojich povrchoch tekutú vodu. Ale podľa novej štúdie tímu amerických astronómov môžu planéty TRAPPIST vlastne mať príliš veľa vody na podporu života.
Štúdia s názvom „Vnútorná migrácia planét TRAPPIST-1 odvodená z ich kompozícií bohatých na vodu“ sa nedávno objavila v časopise Astronómia prírody. Štúdiu viedli Cayman T. Unterborn, geológ so Školou zemského a vesmírneho prieskumu (SESE). Patria sem Steven J. Desch, Alejandro Lorenzo (tiež zo SESE) a Natalie R. Hinkel - astrofyzici z Vanderbilt University. , Nashville.
Ako už bolo uvedené, uskutočnilo sa niekoľko štúdií, ktorých cieľom bolo zistiť, či by mohla byť obývateľná ktorákoľvek z planét TRAPPIST-1. A zatiaľ čo niektorí zdôraznili, že by neboli schopní dlho držať svoju atmosféru kvôli skutočnosti, že obiehajú okolo hviezdy, ktorá je premenlivá a náchylná k vzplanutiu (ako všetci červené trpaslíci), iné štúdie našli dôkazy, že systém by mohol byť bohatý na vodu a ideálny na výmenu života.
Na účely štúdie použil tím údaje z predchádzajúcich prieskumov, ktoré sa pokúsili obmedziť objem a priemer planét TRAPPIST-1, aby sa vypočítala ich hustota. Väčšina z toho prišla z datasetu s názvom Hypatia Catalog (vyvinutý prispievateľom autora Hinkel), ktorý spája údaje z viac ako 150 literárnych zdrojov s cieľom určiť hviezdne hojnosti hviezd v blízkosti nášho Slnka.
Na základe týchto údajov tím skonštruoval modely hmotnostného polomeru na stanovenie prchavého obsahu každej z planét TRAPPIST-1. Všimli si, že planéty TRAPPIST sú pre skalnaté telá tradične ľahké, čo naznačuje vysoký obsah prchavých prvkov (napríklad vody). V podobnom svete s nízkou hustotou sa predpokladá, že prchavá zložka má podobu atmosférických plynov.
Ako však Unterborn vysvetlil v nedávnom článku SESE, planéty TRAPPIST-1 sú inou záležitosťou:
„Planéty TRAPPIST-1 sú príliš malé na to, aby udržali dostatok plynu na vyrovnanie deficitu hustoty. Aj keby boli schopní udržať plyn, množstvo potrebné na vyrovnanie deficitu hustoty by spôsobilo, že by planéta bola omnoho silnejšia, ako vidíme. ““
Z tohto dôvodu Unterborn a jeho kolegovia určili, že zložkou nízkej hustoty v tomto planetárnom systéme musí byť voda. Na určenie množstva vody v tíme použil tím jedinečný softvérový balík vyvinutý ako ExoPlex. Tento softvér používa najmodernejšie kalkulačky fyziky minerálov, ktoré tímu umožnili kombinovať všetky dostupné informácie o systéme TRAPPIST-1 - nielen hmotnosť a polomer jednotlivých planét.
Zistili, že vnútorné planéty (b a C) boli „suchšie“ - mali menej ako 15% hmotnosti vody - zatiaľ čo vonkajšie planéty (F a g) mala viac ako 50% hmotnostných vody. Pre porovnanie, Zem má iba 0,02% vody, čo znamená, že tieto svety majú vo svojom objeme ekvivalent stoviek oceánov veľkosti Zeme. V podstate to znamená, že planéty TRAPPIST-1 môžu mať príliš veľa vody na podporu života. Ako Hinkel vysvetlil:
„Spravidla si myslíme, že na planéte máme tekutú vodu ako spôsob, ako začať život, pretože život, ako ho poznáme na Zemi, je zložený väčšinou z vody a vyžaduje, aby žil. Planéta, ktorá je vodným svetom alebo ktorá nemá povrch nad vodou, nemá dôležité geochemické alebo elementárne cykly, ktoré sú absolútne nevyhnutné pre život. ““
Tieto nálezy nie sú dobré pre tých, ktorí sa domnievajú, že hviezdy typu M sú najpravdepodobnejším miestom na obývanie planét v našej galaxii. Nielenže sú červení trpaslíci najbežnejším typom hviezdy vo vesmíre, čo predstavuje iba 75% hviezd v galaxii Mliečna dráha. Zistilo sa, že niektoré hviezdy, ktoré sú relatívne blízko našej slnečnej sústavy, majú jednu alebo viac skalných planét obiehajúcich okolo nich.
Okrem TRAPPIST-1 sem patria aj super-Zeme objavené okolo LHS 1140 a GJ 625, tri skalnaté planéty objavené okolo Gliese 667 a Proxima b - najbližší exoplanet našej slnečnej sústavy. Prieskum, ktorý sa uskutočnil pomocou spektrografu HARPS na observatóriu v La Silla v roku 2012, naznačil, že v obytných zónach červených trpasličích hviezd v Mliečnej dráhe by mohli byť miliardy obiehajúcich planét.
Tieto najnovšie zistenia bohužiaľ naznačujú, že planéty systému TRAPPIST-1 nie sú pre život priaznivé. Navyše by pravdepodobne nemal dostatok života na to, aby vytvorili biologické podpisy, ktoré by boli pozorovateľné v ich atmosfére. Tím tiež dospel k záveru, že planéty TRAPPIST-1 musia otca formovať smerom od svojej hviezdy a časom migrovať smerom dovnútra.
Bolo to založené na skutočnosti, že planéty TRAPPIST-1 bohaté na ľad boli ďaleko bližšie k príslušnej „ľadovej línii“ svojej hviezdy ako tie suchšie. V ktorejkoľvek slnečnej sústave budú planéty, ktoré ležia v tejto línii, horšie, pretože ich voda sa vyparí alebo kondenzuje a vytvorí na svojich povrchoch oceány (ak je prítomná dostatočná atmosféra). Za touto čiarou bude mať voda formu ľadu a môže sa hromadiť na planéty.
Na základe svojich analýz tím zistil, že planéty TRAPPIST-1 sa musia vytvoriť za hranicou ľadu a migrovať smerom k svojej hostiteľskej hviezde, aby prevzali svoje súčasné obežné dráhy. Pretože je však známe, že hviezdy typu M (červené trpaslíci) sú najjasnejšie po prvom tvare a časom slabnú, tak by sa aj ľadová čiara posunula dovnútra. Ako vysvetlil spoluautor Steven Desch, do akej miery by migrované planéty záviseli od toho, kedy sa vytvorili.
"Čím skôr sa planéty vytvorili, tým ďalej od hviezdy sa museli vytvoriť, aby mali toľko ľadu," uviedol. Na základe toho, ako dlho trvá vytvorenie skalných planét, tím odhadol, že planéty musia byť pôvodne dvakrát také vzdialené od svojej hviezdy ako dnes. Aj keď existujú ďalšie náznaky, že planéty v tomto systéme sa časom migrovali, táto štúdia je prvá, ktorá kvantifikovala migráciu a na jej zobrazenie použila údaje o zložení.
Táto štúdia nie je prvá, ktorá by naznačovala, že planéty obiehajúce červené trpasličí hviezdy môžu byť v skutočnosti „vodné svety“, čo by znamenalo, že skalnaté planéty s kontinentmi na ich povrchoch sú pomerne zriedkavé. Súčasne sa uskutočnili ďalšie štúdie, ktoré naznačujú, že takéto planéty pravdepodobne budú mať len veľmi ťažko svoju atmosféru, čo naznačuje, že príliš dlho nezostanú vodnými svetmi.
Kým sa však na tieto planéty nebudeme môcť lepšie pozerať - čo bude možné zavedením nástrojov novej generácie (ako napr. James Webb Space Telescope) - budeme nútení teoretizovať o tom, čo nevieme, na základe toho, čo robíme. Pomalým poznaním týchto a ďalších exoplanet sa zlepší naša schopnosť určiť, kde by sme mali hľadať život mimo našej slnečnej sústavy.
