Τον Φεβρουάριο του 2017, ο κόσμος εξεπλάγην που έμαθε ότι οι αστρονόμοι - χρησιμοποιώντας δεδομένα από το τηλεσκόπιο TRAPPIST στη Χιλή και το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Spitzer - είχαν εντοπίσει ένα σύστημα επτά βραχώδων εξωπλανητών στο σύστημα TRAPPIST-1. Σαν να μην ήταν αρκετά ενθαρρυντικό για τους λάτρεις των εξωπλανητών, επισημάνθηκε επίσης ότι τρεις από τους επτά πλανήτες σε τροχιά γύρω από τη διαμερισμένη κατοικήσιμη ζώνη των αστεριών (γνωστός και ως «ζώνη Goldilocks»).
Από τότε, αυτό το σύστημα ήταν το επίκεντρο σημαντικών ερευνών και ερευνών παρακολούθησης για να προσδιοριστεί εάν κάποιος από τους πλανήτες του θα μπορούσε να είναι κατοικήσιμος ή όχι. Εγγενές με αυτές τις μελέτες ήταν το ερώτημα εάν οι πλανήτες έχουν υγρό νερό στις επιφάνειές τους. Αλλά σύμφωνα με μια νέα μελέτη από μια ομάδα Αμερικανών αστρονόμων, οι πλανήτες TRAPPIST μπορεί στην πραγματικότητα να έχουν πολύ νερό για να στηρίξουν τη ζωή.
Η μελέτη, με τίτλο «Εσωτερική μετανάστευση των πλανητών TRAPPIST-1 όπως συνάγεται από τις πλούσιες σε νερό συνθέσεις τους», εμφανίστηκε πρόσφατα στο περιοδικό Φύση Αστρονομία. Η μελέτη διευθύνθηκε από τον Cayman T. Unterborn, γεωλόγο με τη Σχολή Εξερεύνησης της Γης και του Διαστήματος (SESE) και περιελάμβανε τους Steven J. Desch, Alejandro Lorenzo (επίσης από το SESE) και Natalie R. Hinkel - αστροφυσικούς από το Πανεπιστήμιο Vanderbilt , Νάσβιλ.
Όπως σημειώθηκε, έχουν διεξαχθεί πολλές μελέτες που έχουν επιδιώξει να προσδιορίσουν εάν κάποιος από τους πλανήτες TRAPPIST-1 θα μπορούσε να είναι κατοικήσιμος. Και ενώ ορισμένοι τόνισαν ότι δεν θα μπορούσαν να κρατήσουν την ατμόσφαιρά τους για μεγάλο χρονικό διάστημα λόγω του γεγονότος ότι περιστρέφονται γύρω από ένα αστέρι που είναι μεταβλητό και είναι επιρρεπές σε φωτοβολίδες (όπως όλοι οι κόκκινοι νάνοι), άλλες μελέτες έχουν βρει αποδείξεις ότι το σύστημα θα μπορούσε να είναι πλούσιο σε νερό και ιδανικό για ανταλλαγή ζωής.
Για χάρη της μελέτης τους, η ομάδα χρησιμοποίησε δεδομένα από προηγούμενες έρευνες που προσπάθησαν να θέσουν περιορισμούς στη μάζα και τη διάμετρο των πλανητών TRAPPIST-1 για να υπολογίσουν την πυκνότητά τους. Πολλά από αυτά προήλθαν από ένα σύνολο δεδομένων που ονομάζεται Hypatia Catalog (αναπτύχθηκε από τον συνεισφέροντα συγγραφέα Hinkel), το οποίο συγχωνεύει δεδομένα από περισσότερες από 150 λογοτεχνικές πηγές για να προσδιορίσει τις αστρικές αφθονίες των αστεριών κοντά στον Ήλιο μας.
Χρησιμοποιώντας αυτά τα δεδομένα, η ομάδα δημιούργησε μοντέλα σύνθεσης μαζικής ακτίνας για τον προσδιορισμό του πτητικού περιεχομένου καθενός από τους πλανήτες TRAPPIST-1. Αυτό που παρατήρησαν είναι ότι οι πλανήτες TRAPPIST είναι παραδοσιακά ελαφροί για βραχώδη σώματα, δείχνοντας υψηλή περιεκτικότητα σε πτητικά στοιχεία (όπως το νερό). Σε παρόμοια κόσμο χαμηλής πυκνότητας, το πτητικό συστατικό θεωρείται συνήθως να έχει τη μορφή ατμοσφαιρικών αερίων.
Αλλά όπως εξήγησε ο Unterborn σε πρόσφατο άρθρο ειδήσεων του SESE, οι πλανήτες TRAPPIST-1 είναι ένα διαφορετικό θέμα:
«[Οι] πλανήτες TRAPPIST-1 έχουν πολύ μικρή μάζα για να συγκρατήσουν αρκετό αέριο για να αντισταθμίσουν το έλλειμμα πυκνότητας. Ακόμα κι αν μπορούσαν να συγκρατήσουν το αέριο, το ποσό που απαιτείται για να αντισταθμίσει το έλλειμμα πυκνότητας θα έκανε τον πλανήτη πολύ πιο πρησμένο από ό, τι βλέπουμε. "
Εξαιτίας αυτού, ο Unterborn και οι συνεργάτες του αποφάσισαν ότι το συστατικό χαμηλής πυκνότητας σε αυτό το πλανητικό σύστημα έπρεπε να είναι νερό. Για να προσδιορίσει πόσο νερό ήταν εκεί, η ομάδα χρησιμοποίησε ένα μοναδικό πακέτο λογισμικού που αναπτύχθηκε γνωστό ως ExoPlex. Αυτό το λογισμικό χρησιμοποιεί υπολογιστές τελευταίας τεχνολογίας ορυκτής φυσικής που επέτρεψαν στην ομάδα να συνδυάσει όλες τις διαθέσιμες πληροφορίες σχετικά με το σύστημα TRAPPIST-1 - όχι μόνο τη μάζα και την ακτίνα μεμονωμένων πλανητών.
Αυτό που βρήκαν ήταν ότι οι εσωτερικοί πλανήτες (σι και ντο) ήταν «ξηρότερα» - έχοντας λιγότερο από 15% νερό κατά μάζα - ενώ οι εξωτερικοί πλανήτες (φά και σολ) είχε περισσότερο από 50% νερό κατά μάζα. Συγκριτικά, η Γη έχει μόνο 0,02% νερό κατά μάζα, πράγμα που σημαίνει ότι αυτοί οι κόσμοι έχουν το αντίστοιχο εκατοντάδων ωκεανών μεγέθους Γης στον όγκο τους. Βασικά, αυτό σημαίνει ότι οι πλανήτες TRAPPIST-1 μπορεί να έχουν πολύ νερό για να στηρίξουν τη ζωή. Όπως εξήγησε ο Hinkel:
«Συνήθως πιστεύουμε ότι η ύπαρξη υγρού νερού σε έναν πλανήτη ως τρόπος έναρξης της ζωής, καθώς η ζωή, όπως το γνωρίζουμε στη Γη, αποτελείται κυρίως από νερό και το απαιτεί να ζήσει. Ωστόσο, ένας πλανήτης που είναι ένας υδάτινος κόσμος ή ένας που δεν έχει καμία επιφάνεια πάνω από το νερό, δεν έχει τους σημαντικούς γεωχημικούς ή στοιχειώδεις κύκλους που είναι απολύτως απαραίτητοι για τη ζωή. "
Αυτά τα ευρήματα δεν είναι καλά για εκείνους που πιστεύουν ότι τα αστέρια τύπου Μ είναι το πιο πιθανό μέρος για να έχουν κατοικήσιμους πλανήτες στον γαλαξία μας. Όχι μόνο οι κόκκινοι νάνοι είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος αστεριού στο Σύμπαν, αντιπροσωπεύοντας μόνο το 75% των αστεριών στον Γαλαξία μας, πολλά που είναι σχετικά κοντά στο Ηλιακό μας Σύστημα έχουν βρεθεί ότι έχουν έναν ή περισσότερους βραχώδεις πλανήτες σε τροχιά.
Εκτός από το TRAPPIST-1, αυτά περιλαμβάνουν τις υπερ-Γη που ανακαλύφθηκαν γύρω από το LHS 1140 και το GJ 625, τους τρεις βραχώδεις πλανήτες που ανακαλύφθηκαν γύρω από το Gliese 667 και το Proxima b - τον πλησιέστερο εξωπλανήτη στο Ηλιακό μας Σύστημα. Επιπλέον, μια έρευνα που πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του φασματογράφου HARPS στο Παρατηρητήριο La Silla του ESO το 2012 έδειξε ότι θα μπορούσαν να υπάρχουν δισεκατομμύρια βραχώδεις πλανήτες σε τροχιά εντός των κατοικήσιμων ζωνών των κόκκινων αστεριών νάνων στον Γαλαξία μας.
Δυστυχώς, αυτά τα τελευταία ευρήματα δείχνουν ότι οι πλανήτες του συστήματος TRAPPIST-1 δεν είναι ευνοϊκοί για τη ζωή. Επιπλέον, πιθανότατα δεν θα υπήρχε αρκετή ζωή για να παράγουν βιογραφίες που θα μπορούσαν να παρατηρηθούν στην ατμόσφαιρα τους. Επιπλέον, η ομάδα κατέληξε επίσης στο συμπέρασμα ότι οι πλανήτες TRAPPIST-1 πρέπει να έχουν σχηματίσει πατέρα μακριά από το αστέρι τους και να μεταναστεύσουν προς τα μέσα με την πάροδο του χρόνου.
Αυτό βασίστηκε στο γεγονός ότι οι πλούσιοι σε πάγο πλανήτες TRAPPIST-1 ήταν πολύ πιο κοντά στην αντίστοιχη «γραμμή πάγου» του αστεριού τους από τους ξηρότερους. Σε οποιοδήποτε ηλιακό σύστημα, οι πλανήτες που βρίσκονται σε αυτήν τη γραμμή θα είναι πιο βραχώδεις, καθώς το νερό τους θα εξατμιστεί ή θα συμπυκνωθεί για να σχηματίσει ωκεανούς στις επιφάνειές τους (εάν υπάρχει επαρκής ατμόσφαιρα). Πέρα από αυτή τη γραμμή, το νερό θα έχει τη μορφή πάγου και μπορεί να συσσωρευτεί για να σχηματίσει πλανήτες.
Από τις αναλύσεις τους, η ομάδα διαπίστωσε ότι οι πλανήτες TRAPPIST-1 πρέπει να έχουν σχηματιστεί πέρα από τη γραμμή πάγου και να μεταναστεύσουν προς το αστέρι του ξενιστή τους για να αναλάβουν τις τρέχουσες τροχιές τους. Ωστόσο, δεδομένου ότι τα αστέρια τύπου Μ (κόκκινος νάνος) είναι γνωστό ότι είναι φωτεινότερα μετά την πρώτη μορφή και σκοτεινά με την πάροδο του χρόνου, η γραμμή πάγου θα είχε επίσης κινηθεί προς τα μέσα. Όπως εξήγησε ο συν-συγγραφέας Steven Desch, πόσο μακριά οι πλανήτες μετανάστευσαν εξαρτάται από το πότε είχαν σχηματιστεί.
«Όσο νωρίτερα σχηματίστηκαν οι πλανήτες, τόσο πιο μακριά από το αστέρι έπρεπε να έχουν σχηματιστεί για να έχουν τόσο πολύ πάγο», είπε. Με βάση το πόσο καιρό χρειάζεται για να σχηματιστούν βραχώδεις πλανήτες, η ομάδα υπολόγισε ότι οι πλανήτες πρέπει αρχικά να ήταν δύο φορές πιο μακριά από το αστέρι τους από ότι είναι τώρα. Ενώ υπάρχουν άλλες ενδείξεις ότι οι πλανήτες σε αυτό το σύστημα μετανάστευσαν με την πάροδο του χρόνου, αυτή η μελέτη είναι η πρώτη που ποσοτικοποιεί τη μετανάστευση και χρησιμοποιεί δεδομένα σύνθεσης για να την δείξει.
Αυτή η μελέτη δεν είναι η πρώτη που δείχνει ότι οι πλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από κόκκινα αστέρια νάνων μπορεί στην πραγματικότητα να είναι «κόσμοι νερού», πράγμα που θα σήμαινε ότι οι βραχώδεις πλανήτες με ηπείρους στις επιφάνειές τους είναι ένα σχετικά σπάνιο πράγμα. Ταυτόχρονα, έχουν διεξαχθεί άλλες μελέτες που δείχνουν ότι τέτοιοι πλανήτες είναι πιθανό να δυσκολεύονται να κρατήσουν την ατμόσφαιρά τους, υποδεικνύοντας ότι δεν θα παραμείνουν υδάτινοι κόσμοι για πολύ καιρό.
Ωστόσο, έως ότου μπορέσουμε να ρίξουμε μια καλύτερη ματιά σε αυτούς τους πλανήτες - κάτι που θα είναι δυνατό με την ανάπτυξη οργάνων επόμενης γενιάς (όπως το Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb) - θα αναγκαστούμε να θεωρήσουμε τι δεν ξέρουμε με βάση τι κάνουμε. Μαθαίνοντας αργά περισσότερα για αυτούς και άλλους εξωπλανήτες, θα βελτιωθεί η ικανότητά μας να προσδιορίζουμε πού πρέπει να αναζητούμε ζωή πέρα από το ηλιακό μας σύστημα.
