TRAPPIST-1 b i c nie mają atmosfery: Webb mierzy różnicę 400 stopni

Teleskop kosmiczny James Webb wyprodukował pierwsze kompletne mapy klimatyczne skalistych planet poza Układem Słonecznym, a wyniki nie pozostawiają wątpliwości. Dwie wewnętrzne planety układu TRAPPIST-1 wykazują różnicę temperatury przekraczającą 400 stopni Celsjusza między hemisferą stale oświetloną a tą stale pogrążoną w ciemności. Taka różnica jest fizycznie możliwa jedynie na światach pozbawionych atmosfery zdolnej do redystrybucji ciepła. Ustalono, że TRAPPIST-1 b i TRAPPIST-1 c to nagie skały — bez powietrza, bez warunków sprzyjających życiu.

Układ TRAPPIST-1 zajmował przez niemal dekadę wyjątkowe miejsce w badaniach nad życiem pozaziemskim. Czerwony karzeł oddalony o 39 lat świetlnych, w gwiazdozbiorze Wodnika, otoczony siedmioma planetami o rozmiarach zbliżonych do Ziemi — trzy z nich krążą w strefie habitabilnej, gdzie temperatury teoretycznie pozwalałyby na istnienie ciekłej wody na powierzchni. Czerwone karły stanowią ponad trzy czwarte wszystkich gwiazd Drogi Mlecznej; fakt, że planety rozmiarami przypominające Ziemię są przy nich szczególnie częste, sprawił, że pytanie o życie w takich układach stało się jednym z centralnych zagadnień astronomii egzoplanetarnej. Nowe dane zamykają to pytanie dla dwóch wewnętrznych planet układu.

Mechanizmem odpowiedzialnym za brak atmosfery jest blokada pływowa. Ponieważ TRAPPIST-1 jest znacznie mniejsza i chłodniejsza niż Słońce, jej wewnętrzne planety krążą w bardzo małej odległości od gwiazdy, wykonując jeden pełny obieg w mniej niż dwa dni ziemskie. Na tej odległości siły pływowe zsynchronizowały rotację planet z ich okresem orbitalnym — podobnie jak Księżyc zawsze zwraca ku Ziemi tę samą stronę. Efektem jest jedna strona w wiecznym dniu i druga w wiecznej nocy. Na planecie z gęstą atmosferą wiatry przenosiłyby ciepło ze strony oświetlonej na ciemną, niwelując kontrast termiczny. Różnica 400 stopni zmierzona przez Webba dowodzi, że ten transport nie zachodzi — nie ma czym przemieszczać ciepła, bo nie ma powietrza.

Może Ci się spodobaćTest kału wykrywa 90 procent nowotworów jelita grubego bez kolonoskopii

Pierwsza pełna termiczna mapa skalistych egzoplanet

Zespół kierowany przez astronomkę Emeline Bolmont z Uniwersytetu Genewskiego wykorzystał instrument MIRI teleskopu do rejestrowania krzywych fazowych termicznych obu planet. Metoda polega na śledzeniu emisji podczerwieni układu gwiazdowego przez kolejne pełne orbity, co pozwala odtworzyć profil temperatury planety w każdym punkcie jej cyklu. Wynika z badania, że dzienna strona TRAPPIST-1 b przekracza 200 stopni Celsjusza, podczas gdy strona nocna spada poniżej minus 200. TRAPPIST-1 c jest ogólnie chłodniejsza, ale wykazuje ten sam gwałtowny kontrast. Zgodnie z ustaleniami naukowców jest to pierwszy przypadek w historii astronomii, gdy uzyskano kompletną mapę termiczną skalistych egzoplanet o rozmiarach ziemskich.

Należy jednak zachować ostrożność przed zbyt pochopnymi uogólnieniami. TRAPPIST-1 b i c to planety najbardziej narażone na promieniowanie gwiazdy, a więc najbardziej podatne na utratę atmosfery. Własne modele teoretyczne zespołu Bolmont wskazują, że zewnętrzne planety układu mogły zachować atmosfery mimo tego, co spotkało dwie wewnętrzne. Analogia przytoczona przez badaczy jest trafna: Merkury, najbliższy Słońcu, nie posiada atmosfery; Wenus i Ziemia, położone dalej, zachowały swoje. Los TRAPPIST-1 b i c nie przesądza o losie TRAPPIST-1 e, f ani g — trzech planet znajdujących się w strefie habitabilnej. Krzywe fazowe termiczne dostarczają ponadto dowodów pośrednich: potwierdzają brak gęstej atmosfery, ale nie wykluczają obecności bardzo cienkiej otoczki gazowej poniżej progu detekcji.

Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Astronomy. Obserwacje TRAPPIST-1 e — planety znajdującej się w centrum strefy habitabilnej — są prowadzone w ramach programu DREAMS Instytutu Nauki Teleskopu Kosmicznego. Zaplanowano piętnaście dodatkowych tranzytów. Jeśli na tej planecie istnieje atmosfera, Webb dysponuje instrumentami pozwalającymi na jej wykrycie w ciągu najbliższych miesięcy.

Więcej podobnych

Lirydy: Spektakularny deszcz meteorów rozświetli kwietniowe niebo

Polowanie na ruten: jak sztuczna inteligencja uczyniła z rzadkiego metalu nowe złoto

Asteroida 2024 YR4 zagraża Ziemi: ONZ aktywuje Protokół Bezpieczeństwa Planetarnego

Zablokowanie jednego białka zamienia komórki odpornościowe w skuteczniejsze niszczyciela raka

Tachiony: fizyka na granicy światła

Naprężeniowo inżynierowane filmy La₃Ni₂O₇ osiągają nadprzewodnictwo 40K bez ekstremalnego ciśnienia