TRAPPIST-1: две планеты оказались без атмосферы с экстремальными перепадами температур

Система TRAPPIST-1 уже почти десять лет остается одной из ключевых площадок для астробиологических исследований. Вокруг холодного красного карлика вращаются семь каменистых планет, причем минимум три из них находятся в так называемой зоне обитаемости — области, где условия теоретически позволяют существовать жидкой воде. Поскольку красные карлики составляют большинство звезд в нашей Галактике, понимание того, могут ли их планеты удерживать атмосферу, критически важно для оценки распространенности жизни во Вселенной.

Что показали наблюдения «Джеймса Уэбба»

Чтобы получить четкую картину, астрономы проанализировали данные космической обсерватории «Джеймс Уэбб», которая непрерывно наблюдала за двумя ближайшими к звезде планетами — TRAPPIST-1 b и c — в течение примерно 60 часов. Исследователи измерили инфракрасное излучение этих миров на разных участках их орбит, что позволило восстановить распределение температур на их поверхностях. Метод основан на простом принципе: если у планеты есть плотная атмосфера, она эффективно переносит тепло, сглаживая разницу между дневной и ночной сторонами. Если же атмосферы нет или она крайне разрежена, одна сторона перегревается, а другая остается ледяной.

Результаты, опубликованные в журнале Nature Astronomy, оказались красноречивыми. У планеты TRAPPIST-1 b температура на дневной стороне достигает 217 градусов Цельсия, в то время как ночная сторона почти не излучает тепло, оставаясь ледяной. Максимум излучения точно совпадает с положением полудня, без какого-либо сдвига, что дополнительно указывает на отсутствие переноса тепла ветрами. Эти данные полностью соответствуют модели темной, лишенной атмосферы каменистой поверхности.

Ситуация с TRAPPIST-1 c несколько иная, но не менее показательна. Дневная сторона этой планеты прохладнее — около 96 градусов Цельсия, однако контраст между днем и ночью остается очень большим. Это означает, что планета либо практически безвоздушна, но при этом отражает больше света, либо обладает крайне разреженной атмосферой, возможно, богатой кислородом. В любом случае, наличие плотной атмосферы, способной поддерживать стабильный климат, практически исключено.

Последствия для поиска обитаемых миров

Полученные результаты укрепляют гипотезу о том, что интенсивное ультрафиолетовое и рентгеновское излучение красных карликов эффективно разрушает атмосферы ближайших к ним планет. Это превращает потенциально гостеприимные миры в безжизненные каменные сферы с экстремальными перепадами температур, превышающими 500 градусов между днем и ночью. Хотя TRAPPIST-1 b и c близки по массе и составу, они, судя по всему, прошли разные эволюционные пути, демонстрируя, как даже небольшие различия в расстоянии до звезды или начальных условиях могут привести к радикально разным судьбам.

Главный вопрос теперь смещается дальше от звезды. Если внутренние планеты системы оказались оголенными скалами, смогут ли более удаленные миры, расположенные в зоне обитаемости, такие как TRAPPIST-1 e, сохранить свою атмосферу и, возможно, воду? Поскольку ученые уже ведут наблюдения за этой планетой, ответ может появиться в ближайшее время. Это открытие не ставит крест на поиске жизни у красных карликов, но четко указывает, что основные надежды следует связывать с планетами, находящимися на достаточном удалении от разрушительного излучения своих звезд.

Исследование системы TRAPPIST-1 продолжает оставаться бесценной лабораторией для астробиологии. Каждое новое открытие, даже если оно, как в этот раз, сужает круг потенциально обитаемых миров, приближает нас к пониманию того, насколько уникальна или, наоборот, распространена жизнь во Вселенной. Работа «Джеймса Уэбба» наглядно показывает, какие условия делают планету непригодной для жизни, что не менее важно для науки, чем поиск признаков обитаемости.