Планета в 40 световых годах от Земли может иметь подходящие условия для жизни

Наблюдения WST подтверждают наличие атмосферы у планеты TRAPPIST-1e, сообщают две новые статьи. Результаты не означают наличие атмосферы, не говоря уже о том, что они не говорят нам о её пригодном для жизни составе, но это важный шаг вперёд в поиске миров, подобных Земле. Учитывая, что TRAPPIST-1e находится в обитаемой зоне своей звезды, наличие существенной атмосферы делает вероятным наличие жидкой воды на её поверхности. Новое исследование было опубликовано в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Когда была открыта система TRAPPIST-1, астрономы едва сдерживали волнение. В этой системе пять (позже их число увеличилось до семи) планет, схожих по размеру с Землей, не только вращались вокруг звезды, но и регулярно проходили по её диску с нашей точки зрения, что позволяло нам видеть их силуэты. Более того, три из них находятся в обитаемой зоне системы.

В то время у нас не было возможности искать признаки атмосферы во время этих прохождений, но все знали, что когда JWST наконец выйдет в космос, он будет гораздо лучше подходить для этой задачи. Даже находясь относительно близко к системе, всего в 40 световых годах, JWST не может собрать достаточно данных, чтобы определить наличие атмосферы на основе одного транзита. Однако, суммируя данные нескольких транзитов, мы надеялись вскоре узнать, есть ли у этих планет воздух.

TRAPPIST-1 имеет преимущество для исследовательских целей: это слабый красный карлик, а это означает, что эти планеты, даже те, что находятся в обитаемой зоне, вращаются поблизости, поэтому транзиты происходят часто. Объединение данных четырёх транзитов вселило надежду в исследователей, но они всё ещё не могут быть уверены.

Свет, собранный во время этих транзитов, ослабевает на определённых длинах волн, что и искала группа исследователей. «Мы видим два возможных объяснения. Наиболее захватывающая возможность заключается в том, что у TRAPPIST-1e может быть так называемая вторичная атмосфера, содержащая тяжёлые газы, такие как азот. Но наши первоначальные наблюдения пока не позволяют исключить наличие голой скалы без атмосферы», - говорит Райан Макдональд из Университета Сент-Эндрюс.

Если вам интересно, почему результаты неясны, то дело в том, что звёздные пятна могут оказывать схожее влияние на регистрируемый спектр света. Звёздные пятна появляются и исчезают, поэтому, если мы будем наблюдать за TRAPPIST-1e достаточно долго, а полученный спектр не изменится, вероятность наличия атмосферы увеличится практически до нуля.

Может показаться, что пока мало что известно, но команда исключила некоторые возможности, например, атмосферу, состоящую преимущественно из молекулярного водорода. Они также считают существование богатой углекислым газом атмосферы, подобной венерианской, маловероятной, но не невозможной. Другими словами, если у TRAPPIST-1e действительно есть атмосфера, она, скорее всего, больше похожа на земную, чем на атмосферу других планет Солнечной системы.

«В ближайшие годы мы перейдем от четырех наблюдений TRAPPIST-1e с помощью JWST к почти двадцати. У нас наконец-то есть телескоп и инструменты для поиска пригодных для жизни условий в других звездных системах, что делает сегодняшний день одним из самых захватывающих в истории астрономии», — сказал Макдональд.

Недостатком низкой светимости TRAPPIST-1, которая облегчает практические наблюдения, является то, что её планеты подвергаются большему воздействию вспышек, чем планеты, получающие аналогичное количество света, вращающиеся вокруг более крупной звезды. Существуют опасения, что эти вспышки могут лишить планеты атмосфер, которые у них когда-то были.

Эти опасения оправдались, когда дело дошло до наблюдений за TRAPPIST-1b и c, а позднее и за d, у которых практически нет атмосферы. Будучи самыми горячими планетами в системе, они никогда не считались кандидатами на существование жизни. Более высокая подверженность вспышкам также означала, что они, вероятно, первыми потеряют свои атмосферы, но это всё равно было нехорошим знаком для более удалённых планет.

Если будет подтверждено, что у TRAPPIST-1e атмосфера богата азотом, это не только усилит поиск признаков кислорода или других газов, которые могут указывать на жизнь, но и покажет, что не все красные карлики разрушают атмосферу. 

Некоторые группы предполагали, что для получения полезных результатов им понадобится более четырех транзитов TRAPPIST-1e, но Макдональд и соавторы использовали более длинные волны, чем в предыдущих попытках, чтобы обрести дополнительную уверенность.

JWST изучал атмосферы газовых гигантов, но эти исследования рассматривались в основном как практические задания по поиску атмосфер вокруг планет, подобных Земле, поскольку существование жизни там маловероятно. Также проводились наблюдения за планетами, размерами меньше Нептуна, в том числе за молекулами, богатыми углеродом. Это породило бурные заголовки о признаках жизни, но большинство астрономов отнеслись к ним скептически. 

Масса TRAPPIST-1e составляет 69 процентов от массы Земли, а температура могла бы быть очень похожей, если бы ее парниковым эффектом мог сравниться земной.