Астрономы сделали важное открытие, впервые исключив вероятность наличия у экзопланеты TRAPPIST-1 d атмосферы земного типа с высокой точностью. Эта планета, которая относится к системе TRAPPIST-1, находится в созвездии Водолея примерно в 40 световых лет от Земли и является одним из семи каменистых тел в данной системе, открытых в 2017 году. TRAPPIST-1 d получила значительное внимание ученых благодаря своим размерам, очень близким к земным, а также расположению у внутренней границы так называемой обитаемой зоны — области, где на поверхности планеты теоретически могла бы существовать жидкая вода, необходимая для жизни.
Обретая репутацию потенциально пригодной для жизни планеты, TRAPPIST-1 d обладает очень коротким орбитальным периодом — всего 4 земных дня, а её плотное расположение у звезды делает расстояние до неё на удивление маленьким — лишь 2% от расстояния до Земли от Солнца. Поэтому ученые признавали, что условия на этой планете отличаются от земных, особенно учитывая интенсивность ультрафиолетового излучения звезд типа красных карликов, которые среди звезд вызывают мощные вспышки и излучение, способные разрушать молекулы в атмосфере.
Использование мощного телескопа «Джеймс Уэбб» стало настоящим прорывом в исследовании атмосфер небольших и прохладных экзопланет. При помощи спектрографа NIRSpec учёным удалось провести экспресс-анализ спектральных признаков атмосферы TRAPPIST-1 d и обнаружить, что ключевые молекулы — вода, метан и углекислый газ — отсутствуют. Это подтверджение позволило с большой степенью уверенности заявить, что у данной планеты, скорее всего, отсутствует земеподобная атмосфера.
Причинами такого явления могут выступать различные сценарии. Во-первых, планета могла лишиться своей атмосферы под воздействием сильных ультрафиолетовых вспышек звезды или же иметь крайне разреженную атмосферу, схожую с атмосферой Марса, которая не способна обеспечить защиту поверхности и удерживать тепло. В другом случае, у планеты могло сформироваться плотное облачное покрытие, подобное венерианскому, что замаскировало бы её атмосферные признаки. Также возможен вариант, что у TRAPPIST-1 d вовсе нет атмосферы, что делает её менее пригодной для возможной жизни.
Наличие плотной атмосферы крайне важно для планеты, чтобы она могла защищать поверхность от вредных ультрафиолетовых излучений, особенно важно для планет у активных красных карликов, у которых происходят частые и мощные вспышки. Кроме того, атмосфера способна сохранять тепло и обеспечивать условия, пригодные для существования жидкой воды, что — ключевой фактор для возникновения и развития жизни.
Руководитель исследования, Каролин Пиоуле-Гораеб из IREx и Чикагского университета, подчеркнула: «Теперь мы можем с уверенностью исключить TRAPPIST-1 d из списка потенциальных обитаемых планет на основании отсутствия земеподобной атмосферы». Однако ученые не теряют надежды на обнаружение признаков атмосферы у других планет системы — TRAPPIST-1 e, f, g и h. Эти планеты расположены на большем расстоянии от звезды, что, с одной стороны, способствует сохранению атмосферы, а с другой — усложняет её обнаружение из-за более слабого излучения и меньшей яркости сигнала.
Работа подчеркивает необычайную важность условий, существующих на Земле, и показывает, что для поиска жизни в космосе нужно учитывать множество факторов. Вопрос сохранения атмосферы у планет в системах красных карликов становится краеугольным для астрономов, стремящихся понять, какие из них могут поддерживать жизнь. Всё это ставит перед ученымии новые задачи: как обеспечить длительное наличие плотной атмосферы у планет, близких к звезде, и какие механизмы способствуют её удержанию. Ответы на эти вопросы могут кардинально изменить взгляды на потенциальную обитаемость экзопланет и расширить горизонты поиска жизни за пределами Солнечной системы.
