Nowe modele klimatyczne dla planet w systemie TRAPPIST-1

Nie wszystkie gwiazdy są takie jak Słońce, więc nie wszystkie systemy planetarne można badać stosując takie same założenia. „Modelujemy nieznane atmosfery, a nie tylko zakładamy, iż sprawy będą wyglądały podobnie jak w Układzie Słonecznym. Chcemy w ten sposób pokazać, jak mogą wyglądać inne typy atmosfer” – mówi Andrew Lincowski z University of Washington, pierwszy autor publikacji związanej z nowymi modelami atmosfer dla planet w systemie TRAPPIST-1.

System TRAPPIST-1 jest oddalony od nas o 39 lat świetlnych. Jego gwiazda to chłodny czerwony karzeł o masie zaledwie 9 proc. masy Słońca i promieniu 12 proc. promienia naszej gwiazdy. Promień czerwonego karła TRAPPIST-1 jest niewiele większy od promienia Jowisza (aczkolwiek gwiazda ma znacząco większą masę).

Z kolei siedem planet znanych w tym systemie ma wielkość zbliżoną do rozmiarów Ziemi. Na dodatek trzy z nich – oznaczone e, f oraz g – znajdują się prawdopodobnie w tzw. strefie życia, czyli obszarze wokół gwiazdy, w którym panują warunki umożliwiające występowanie wody w stanie ciekłym na powierzchni planety. Dwie kolejne planety – d oraz h – mogą być blisko tej strefy.

Nowe modele atmosfer dla planet w systemie TRAPPIST-1 stanowią połączenie modelowania ziemskiego klimatu z modelami fotochemicznymi. Symulacje wykonano dla każdej z siedmiu planet.

Wyniki sugerują, że ze względu na gorącą i jasną wczesną fazę ewolucji gwiazdy, wszystkie planety wokół niej mogły ewoluować jak Wenus. Według modelu, TRAPPIST- b, czyli najbliższa planeta względem gwiazdy, jest zbyt gorąca nawet dla uformowania się chmur kwasu siarkowego znanych z Wenus. Planety c oraz d otrzymują nieco więcej energii od swojej gwiazdy niż Wenus i Ziemia od Słońca. Mogą być podobne do Wenus, z gęstymi, niegościnnymi atmosferami. Planeta e ma największe szanse z całej siódemki na posiadanie wody w stanie płynnym na powierzchni. Stanowi najlepszą kandydatkę dla dalszych badań nad potencjalną zdatnością do zamieszkania. Z kolei planety f, g oraz h mogą być albo podobne do Wenus, albo zamarznięte, w zależności od tego jak dużo wody uformowało się na planecie w trakcie jej ewolucji.

Generalnie wyniki wskazują, że każda z tych planet może być mniej więcej jak Wenus i mogła utracić swoją wodę dawno temu. Woda jest tracona z powierzchni planety, gdyż promieniowanie ultrafioletowe od gwiazdy rozrywa molekuły wody, uwalniając wodór, który jako najlżejszy pierwiastek najłatwiej ucieka w przestrzeń kosmiczną. To może z kolei prowadzić do dużego stężenia tlenu w atmosferze. Czyli planeta może mieć grubą atmosferę z tlenem, ale niekoniecznie wygenerowanym przez organizmy żywe.

„Powyższy scenariusz jest możliwy, jeżeli planety posiadały początkowo więcej wody niż Ziemia, Wenus lub Mars. Jeżeli planeta e nie utraciła całej swojej wody w trakcie tej fazy, to obecnie może być wodnym światem w całości pokrytym oceanem. W takim przypadku miałaby klimat podobny do ziemskiego” - tłumaczy Lincowski.

Modele dają przewidywania odnośnie widmowych sygnatur potencjalnych gazów występujących w atmosferze danej planety. W przyszłości obserwacje, np. przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (budowanego przez NASA następcy Teleskopu Hubble’a), mogą z nich korzystać do porównania z otrzymanymi wynikami. W przypadku zgodności da to wiedzę na temat aktualnego środowiska i historii planety.(PAP)

cza/ agt/