Новые наблюдения космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) указывают на то, что экзопланета TRAPPIST-1e, считающаяся одним из наиболее похожих на Землю миров, может не иметь атмосферы. Первоначальные признаки метана, обнаруженные в 2023 году, были интерпретированы как загрязнение родительской звезды. Исследование, опубликованное 3 ноября в The Astrophysical Journal Letters, подчеркивает необходимость получения дополнительных данных для подтверждения наличия какой-либо газовой оболочки.
Планета вращается в обитаемой зоне красного карлика TRAPPIST-1 в 40 световых годах от Земли. Его положение обеспечивает температуру, совместимую с жидкой водой на поверхности, но только при наличии атмосферы, сохраняющей тепло и защищающей от радиации.
- TRAPPIST-1e по размеру и массе близок к Земле.
- Он получает интенсивное ультрафиолетовое излучение звезды, ускоряющее разрушение молекул.
- Наблюдения проводились во время четырех транзитов в 2023 году с помощью прибора NIRSpec.
Первоначальные замечания JWST
JWST зафиксировал изменения звездного света во время прохождения TRAPPIST-1e. Первоначально данные предполагали наличие атмосферы, богатой азотом со следами метана, похожей на атмосферу спутника Сатурна Титана.
Сигналы менялись между транзитами. Это указывает на вмешательство звезды TRAPPIST-1, холодного красного карлика, в котором естественным образом образуются молекулы, подобные метану.
Исследователи исключили наличие плотной атмосферы с преобладанием водорода или углекислого газа, например, на Венере или Марсе.
Звездное загрязнение в центре внимания
Сукрит Ранджан из Университета Аризоны провел анализ, ставящий под сомнение доказательства присутствия метана. Он объясняет, что звезда может производить те же сигналы, что и наблюдаемые.
Ультрафиолетовое излучение разрушает метан на TRAPPIST-1e в тысячи раз быстрее, чем на Титане. На спутнике Сатурна газ сохраняется миллионы лет; на экзопланете оно продлится всего 200 тысяч лет.
Геологические процессы, такие как вулканизм или выброс льда, не смогут заменить метан в необходимом количестве.
https://twitter.com/konstructivizm/status/1991962318909964570?ref_src=twsrc%5EtfwМодели моделируют маловероятные сценарии
Моделирование проверило возможность существования атмосферы, подобной Титану, на TRAPPIST-1e.
Даже при благоприятных условиях метан будет быстро рассеиваться без постоянного пополнения.
Поддержание обнаруженных уровней потребует экстремальной глобальной вулканической активности или постоянного обновления поверхности планеты — сценарии, которые считаются неправдоподобными.
Результаты подтверждают, что сигнал метана, вероятно, исходит от звезды, а не от планеты.
Ограниченный срок жизни метана
На Титане метан сохраняется от 10 до 100 миллионов лет благодаря низкой радиации.
TRAPPIST-1e получает гораздо большие дозы ультрафиолета из-за своей близости к активной звезде.
Любой атмосферный метан исчезнет примерно через 200 000 лет.
Следующие шаги в наблюдениях
Ученые планируют наблюдения за двойными транзитами, когда TRAPPIST-1e и TRAPPIST-1b (без атмосферы) вместе пересекают звезду.
Сравнение позволит отделить звездные сигналы от планетарных.
Миссия НАСА «Пандора», запущенная в 2026 году, будет одновременно наблюдать за звездами и планетами, чтобы уменьшить загрязнение.
Еще 15 транзитов TRAPPIST-1e запланированы на JWST.
Проблемы с красными карликами
Звезды, подобные TRAPPIST-1, достаточно холодны, чтобы образовывать молекулы в собственной атмосфере. Это усложняет обнаружение планетных атмосфер.
JWST работает на пределе чувствительности для планет размером с Землю.
TRAPPIST-1e остается одним из лучших кандидатов на обитаемые миры, но сейчас наиважнейшим вопросом является подтверждение наличия атмосферы.
Ранджан подчеркивает, что при наличии газовой оболочки планета была бы обитаемой, но текущие данные не позволяют это подтвердить.
Будущие перспективы системы
В системе TRAPPIST-1 имеется семь компактных каменистых планет. TRAPPIST-1e четвертый от звезды.
Предыдущие наблюдения исключили наличие атмосфер на самых внутренних планетах.
Такие методы, как двойные транзиты, обещают прояснить сбивающие с толку сигналы.
Несмотря на неопределенности, экзопланета остается приоритетом в поисках миров, подобных Земле.
Последствия для поиска жизни
Наличие атмосферы необходимо для защиты от жидкой воды и радиации.
Признаки присутствия метана на Земле связаны с биологическими процессами.
В случае с TRAPPIST-1e звездное происхождение снижает первоначальный оптимизм.
Новые миссии и наблюдения улучшат понимание экзопланет в обитаемых зонах.
TRAPPIST-1e иллюстрирует проблемы описания далеких миров с помощью современных технологий.