În februarie 2017, lumea a fost uimită să afle că astronomii - folosind date de la telescopul TRAPPIST din Chile și telescopul spațial Spitzer - au identificat un sistem de șapte exoplanete stâncoase în sistemul TRAPPIST-1. De parcă acest lucru nu ar fi suficient de încurajator pentru pasionații de exoplanet, s-a indicat, de asemenea, că trei dintre cele șapte planete au orbitat în zona locuibilă a stelelor (de asemenea, „Goldilocks Zone”).
Din acel moment, acest sistem a fost în centrul studiilor de cercetare și monitorizare considerabile pentru a determina dacă oricare dintre planetele sale ar putea fi sau nu locuibile. Intrinsic la aceste studii a fost întrebarea dacă planetele au sau nu apă lichidă pe suprafețele lor. Dar, potrivit unui nou studiu realizat de o echipă de astronomi americani, planetele TRAPPIST ar putea avea de fapt prea multă apă pentru a susține viața.
Studiul, intitulat „Migrația interioară a planetelor TRAPPIST-1 ca infirmă din compozițiile lor bogate în apă”, a apărut recent în jurnal Astronomia naturii. Studiul a fost condus de Cayman T. Unterborn, geolog la Școala de explorare a pământului și spațiului (SESE) și a inclus Steven J. Desch, Alejandro Lorenzo (tot din SESE) și Natalie R. Hinkel - astrofizicieni de la Universitatea Vanderbilt , Nashville.
După cum sa menționat, s-au efectuat studii multiple care au căutat să stabilească dacă oricare dintre planetele TRAPPIST-1 ar putea fi locuibilă. Și, în timp ce unii au subliniat că nu vor fi capabili să își țină atmosfera mult timp datorită faptului că orbitează o stea care este variabilă și predispusă la flăcări (ca toate piticile roșii), alte studii au găsit dovezi că sistemul ar putea fii bogat în apă și ideal pentru schimbarea vieții.
De dragul studiului lor, echipa a folosit date din sondajele anterioare care au încercat să plaseze constrângeri pe masa și diametrul planetelor TRAPPIST-1 pentru a calcula densitățile acestora. O mare parte din aceasta a provenit dintr-un set de date numit Catalogul Hypatia (dezvoltat de autorul contribuabil Hinkel), care îmbină datele din peste 150 de surse literare pentru a determina abundențele stelare de stele din apropierea Soarelui nostru.
Folosind aceste date, echipa a construit modele de compoziție cu raza de masă pentru a determina conținutul volatil al fiecăreia dintre planetele TRAPPIST-1. Ceea ce au observat este că planetele TRAPPIST sunt în mod tradițional ușoare pentru corpurile stâncoase, ceea ce indică un conținut ridicat de elemente volatile (cum ar fi apa). Pe lumi cu densitate similară, se consideră că componenta volatilă ia, de obicei, forma gazelor atmosferice.
Dar, după cum a explicat Unterborn într-un recent articol de știri SESE, planetele TRAPPIST-1 sunt o problemă diferită:
„[T] el planetele TRAPPIST-1 sunt prea mici în masă pentru a reține suficient gaz pentru a face deficit de densitate. Chiar dacă ar fi capabili să se mențină pe gaz, suma necesară pentru a compensa deficitul de densitate ar face planeta să fie mai pufoasă decât noi. ”
Din această cauză, Unterborn și colegii săi au stabilit că componenta de densitate mică în acest sistem planetar trebuia să fie apă. Pentru a determina cât de multă apă exista, echipa a folosit un pachet software unic dezvoltat cunoscut sub numele de ExoPlex. Acest software folosește calculatoare de fizică minerală de ultimă generație care au permis echipei să combine toate informațiile disponibile despre sistemul TRAPPIST-1 - nu doar masa și raza planetelor individuale.
Ceea ce au descoperit a fost că planetele interioare (b și c) erau „mai uscate” - aveau sub 15% apă în masă - în timp ce planetele exterioare (f și g) avea mai mult de 50% apă în masă. Prin comparație, Pământul are doar 0,02% apă în masă, ceea ce înseamnă că aceste lumi au echivalentul a sute de oceane de dimensiuni terestre în volumul lor. Practic, aceasta înseamnă că planetele TRAPPIST-1 pot avea prea multă apă pentru a susține viața. După cum a explicat Hinkel:
„De obicei, credem că a avea apă lichidă pe o planetă ca o modalitate de a începe viața, deoarece viața, așa cum o știm pe Pământ, este compusă în mare parte din apă și necesită să trăiască. Cu toate acestea, o planetă care este o lume a apei sau una care nu are nicio suprafață deasupra apei, nu are cicluri geochimice sau elementare importante care sunt absolut necesare vieții. "
Aceste constatări nu sunt prea bune pentru cei care cred că stelele de tip M sunt cel mai probabil loc de a avea planete locuibile în galaxia noastră. Nu numai că piticii roșii sunt cel mai obișnuit tip de stele din Univers, reprezentând 75% dintre stelele din Galaxia Lăptării, doar câteva dintre cele relativ apropiate de Sistemul nostru solar s-au descoperit că au una sau mai multe planete stâncoase care le orbitează.
Pe lângă TRAPPIST-1, acestea includ super-Pământurile descoperite în jurul LHS 1140 și GJ 625, cele trei planete stâncoase descoperite în jurul Gliese 667 și Proxima b - cel mai apropiat exoplanet de Sistemul nostru Solar. În plus, un sondaj realizat cu ajutorul spectrografului HARPS de la Observatorul La Silla al ESO din 2012 a indicat că ar putea exista miliarde de planete stâncoase orbitând în zonele locuibile ale stelelor pitice roșii din Calea Lactee.
Din păcate, ultimele descoperiri indică faptul că planetele sistemului TRAPPIST-1 nu sunt favorabile vieții. Ba mai mult, probabil că nu ar exista suficientă viață pentru a produce biosignaturi care ar putea fi observate în atmosfera lor. În plus, echipa a concluzionat, de asemenea, că planetele TRAPPIST-1 trebuie să fi format tată departe de steaua lor și să migreze spre interior în timp.
Aceasta s-a bazat pe faptul că planetele bogate în gheață TRAPPIST-1 erau mult mai aproape de „linia de gheață” a stelei lor decât cele mai uscate. În orice sistem solar, planetele care se află în această linie vor fi mai stâncoase, deoarece apa lor se va vaporiza sau se va condensa pentru a forma oceane pe suprafețele lor (dacă există o atmosferă suficientă). Dincolo de această linie, apa va lua forma de gheață și poate fi acumulată pentru a forma planete.
Din analizele lor, echipa a stabilit că planetele TRAPPIST-1 trebuie să se fi format dincolo de linia de gheață și au migrat spre steaua gazdă pentru a-și asuma orbitele actuale. Cu toate acestea, din moment ce stelele de tip M (pitic roșu) sunt cunoscute ca fiind cele mai strălucitoare după prima formă și slabe în timp, linia de gheață s-ar fi mișcat și spre interior. Așa cum a explicat coautorul Steven Desch, de cât de mult depindeau planetele atunci când acestea s-ar fi format.
„Cu cât planetele s-au format mai devreme, cu atât mai departe de stea, au avut nevoie pentru a avea atâta gheață”, a spus el. Pe baza timpului în care durează formarea planetelor stâncoase, echipa a estimat că planetele trebuie să fi fost inițial de două ori mai departe de steaua lor decât acum. Deși există alte indicii că planetele din acest sistem au migrat de-a lungul timpului, acest studiu este primul care cuantifică migrația și folosește datele compoziției pentru a le arăta.
Acest studiu nu este primul care indică faptul că planetele care orbitează stele pitice roșii pot fi de fapt „lumi de apă”, ceea ce ar însemna că planetele stâncoase cu continente pe suprafețele lor sunt un lucru relativ rar. În același timp, au fost efectuate și alte studii care indică faptul că astfel de planete ar fi greu să se țină de atmosfera lor, ceea ce indică faptul că nu vor rămâne lumi de apă foarte mult timp.
Cu toate acestea, până când vom putea vedea mai bine aceste planete - ceea ce va fi posibil cu implementarea de instrumente de generație viitoare (cum ar fi Telescopul spațial James Webb) - vom fi obligați să teoretizăm despre ceea ce nu știm pe baza a ceea ce facem. Aflând încet mai mult despre acestea și alte exoplanete, capacitatea noastră de a determina unde ar trebui să căutăm viață dincolo de sistemul nostru solar va fi perfecționată.
