Новые наблюдения за одной из знаменитых планет системы TRAPPIST-1 снова дразнят учёных интригующими намёками на мир, который может — или не может — обладать атмосферой, способной поддерживать благоприятную для жизни жидкую воду.
TRAPPIST-1e — одна из семи планет размером с Землю, тесно обращающихся вокруг холодного красного карлика, который меньше и тусклее нашего Солнца, на расстоянии около 40 световых лет. Она находится в «зоне обитаемости» системы, где температуры теоретически могут допускать существование жидкой воды, но только если у планеты есть атмосфера. Ранние наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) даже намекали на возможную атмосферу, обнаруживая слабые признаки метана, который на Земле является продуктом жизнедеятельности организмов и связан со сложной химией на окутанной дымкой луне Сатурна Титане.
«Основываясь на нашей последней работе, мы предполагаем, что ранее сообщённый намёк на атмосферу, скорее всего, является «шумом» от звезды-хозяина», — заявил в своём обращении Сукрит Ранджан, доцент Лаборатории Луны и планет Университета Аризоны. — «Однако это не означает, что у TRAPPIST-1e нет атмосферы — нам просто нужно больше данных».
Новая статья использует детальное компьютерное моделирование, чтобы проверить, может ли TRAPPIST-1e реалистично поддерживать богатую метаном атмосферу, подобную титановой. Результаты показывают, что метан на планете, вращающейся вокруг маленькой, активной звезды-красного карлика вроде TRAPPIST-1, будет разрушаться гораздо быстрее, чем на Титане — слишком быстро, чтобы любой правдоподобный геологический процесс мог его восполнить.
Последние выводы основываются на двух статьях, опубликованных в сентябре, которые анализировали наблюдения JWST за TRAPPIST-1e в 2023 году. Во время четырёх отдельных транзитов, когда планета проходила по диску своей звезды, прибор Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) телескопа регистрировал тонкие изменения звёздного света, которые, в принципе, могли бы раскрыть атмосферные химические вещества. Данные соответствовали атмосфере, состоящей в основном из азота и метана и лишённой углекислого газа, что фактически исключало атмосферу венерианского или марсианского типа.
Однако сигналы значительно различались от транзита к транзиту, намекая на то, что измерения были загрязнены самой звездой. TRAPPIST-1 меньше, холоднее и гораздо тусклее нашего Солнца, настолько холоднее, что молекулы газа, включая метан, могут образовываться в её собственной атмосфере.
«Мы сообщали о намёках на метан, но вопрос в том, «принадлежит ли метан молекулам в атмосфере планеты или в звезде-хозяине?» — сказал Ранджан.
В статье Ранджан и его команда смоделировали, как долго метан может реально выживать в среде TRAPPIST-1e. Они обнаружили, что, в то время как метан на Титане может сохраняться от 10 до 100 миллионов лет, метан на TRAPPIST-1e продержался бы лишь около 200 000 лет. Планета получает гораздо больше ультрафиолетового излучения, чем Титан, что приводит к разрушению метана в тысячи раз быстрее.
Это делает чрезвычайно маловероятным, что учёные застанут планету в метановой фазе, если только метан не будет пополняться с экстремальной, постоянной скоростью, говорят исследователи. Поддержание уровня, подобного титановому, потребовало бы от TRAPPIST-1e производить метан активнее, чем Титан, — неправдоподобный сценарий, требующий непрерывного глобального вулканизма, катастрофического выброса метана из ледяных недр или постоянного обновления поверхности планеты. Даже при щедрых допущениях эти процессы не могут полностью обеспечить необходимый объём метана.
В итоге команда пришла к выводу, что для определения наличия атмосферы у TRAPPIST-1e и происхождения метановых намёков JWST необходимы более строгий анализ и дополнительные наблюдения.
«Основной тезис для TRAPPIST-1e таков: если у неё есть атмосфера, она обитаема, — сказал Ранджан. — Но сейчас главный вопрос должен быть: «Существует ли там атмосфера вообще?»
Несмотря на трудности, TRAPPIST-1e остаётся одним из самых многообещающих потенциально обитаемых миров за пределами Солнечной системы. Однако JWST, созданный до открытия первой экзопланеты, работает на пределе своей чувствительности при изучении атмосфер планет земного размера.
Будущие приборы могут помочь распутать запутанные сигналы. Предстоящая миссия NASA «Пандора», запуск которой запланирован на 2026 год, будет одновременно наблюдать звёзды и планеты, чтобы лучше отделить звёздные и атмосферные особенности.
Исследователи также планируют редкое наблюдение двойного транзита, когда TRAPPIST-1e и самая внутренняя планета TRAPPIST-1b будут пересекать звезду одновременно. Известно, что у TRAPPIST-1b нет атмосферы, поэтому сравнение её «чистого» сигнала с сигналом TRAPPIST-1e может выявить, какие особенности принадлежат звезде, а какие — если они есть — возникают из атмосферы TRAPPIST-1e.
«Эти наблюдения позволят нам отделить то, что делает звезда, от того, что происходит в атмосфере планеты — если она у неё есть», — сказал Ранджан.
Статья с результатами исследования была опубликована 3 ноября в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Этот этап исследований демонстрирует, насколько сложным и кропотливым является поиск обитаемых миров. Неопределённость с метаном подчёркивает критическую важность понимания самой звезды при изучении её планет. Пятна, вспышки и химический состав красных карликов могут создавать ложные сигналы, маскирующиеся под атмосферные признаки. Случай с TRAPPIST-1e становится поучительным примером, заставляющим научное сообщество разрабатывать более изощрённые методы анализа данных и планирования наблюдений.
Поиск «второй Земли» превращается не только в гонку за более мощными телескопами, но и в глубокую системную работу по моделированию звёздной физики, фотодиссоциации молекул и планетарной геологии. Даже «отрицательный» результат, сужающий список возможных сценариев, является значительным прогрессом. Следующим ключевым шагом для TRAPPIST-1e станет поиск других, более устойчивых биосигнатур, таких как комбинация кислорода и углекислого газа, или обнаружение инертного газа вроде аргона, который не разрушается звёздным излучением и может указать на наличие первичной атмосферы.
Независимо от итога, эта система продолжает оставаться бесценной песочницей для отработки методик, которые однажды, у более спокойной звезды, позволят уверенно сказать: «Есть атмосфера. И она обитаема».
Поделитесь в вашей соцсети👇
Ваш комментарий