< Новости миссии Dawn

На планетах системы TRAPPIST-1 должно быть много воды

Новые исследования показали, что все семь планет, обращающихся вокруг близкой к Земле холодной карликовой звезды TRAPPIST-1, состоят преимущественно из каменных пород, а воды на некоторых из них может быть даже больше, чем на Земле. Плотности этих планет, которые теперь известны с гораздо большей точностью, чем прежде, свидетельствуют о том, что у некоторых из них вода может составлять до 5% их массы — примерно в 250 раз больше, чем количество воды в океанах Земли. Более горячие планеты, расположенные вблизи своей материнской звезды, вероятно, окружены плотной атмосферой из водяного пара, а более далекие покрыты льдом. Четвертая от центральной звезды планета по своим размерам, плотности и количеству света, которое она получает, больше всего похожа на Землю. Из семи планет системы она, по-видимому, в наибольшей степени является каменной и потенциально может обладать запасами воды.

---

Планетная система тусклого красного карлика TRAPPIST-1, находящегося всего в 40 световых годах от Земли, была обнаружена в 2016 г. с помощью телескопа TRAPPIST-Юг в обсерватории ESO Ла Силья. Наблюдения, выполненные в следующем году на наземных телескопах, в том числе на Очень Большом Телескопе ESO, и на Космическом телескопе им. Спитцера (NASA), выявили в этой системе не менее семи планет, близких по размеру к Земле. Планеты получили обозначения TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g и h, в порядке увеличения их расстояния от центральной звезды.

После того, как с наземными телескопами, в том числе с новым инструментом SPECULOOS в обсерватории ESO Параналь, и с космическими телескопами им. Спитцера (NASA) и им. Кеплера были выполнены новые наблюдения системы, группа исследователей во главе с Симоном Гриммом (Simon Grimm) из Бернского университета в Швейцарии применила к полученным данным сложные методы численного моделирования и определила плотности планет системы TRAPPIST-1 с гораздо большей точностью, чем это было сделано ранее.

Симон Гримм объясняет, как вычислялись массы планет: 

«Планеты системы TRAPPIST-1 расположены так близко друг к другу, что оказывают друг на друга сильное гравитационное воздействие, и поэтому моменты их прохождений по диску материнской звезды – транзитов – несколько сдвигаются. Эти сдвиги зависят от масс планет, от расстояний между ними и от других орбитальных параметров. В нашей компьютерной модели мы изменяли параметры орбит планет до тех пор, пока вычисленные моменты транзитов не совпали с наблюдаемыми, а из этого нашли и массы планет».

Член исследовательской группы Эрик Агол (Eric Agol) так комментирует значение выполненной работы: 

«Одна из целей исследований экзопланет – установить состав тех из них, которые напоминают Землю по размерам и температуре. После открытия системы TRAPPIST-1 технические возможности инструментов ESO в Чили и орбитального космического телескопа им. Спитцера (NASA) позволили достичь этой цели. Мы впервые узнали, из чего состоят землеподобные экзопланеты!»

Измеренные плотности в сочетании с моделями состава планет приводят к заключению, что поверхности семи планет системы TRAPPIST-1 – не просто голая каменная пустыня. По-видимому, они содержат значительное количество летучих веществ, вероятно, воды, количество которой у некоторых из них достигает 5% массы планеты. Это очень много — для сравнения, на Земле вода составляет всего около 0.02% ее массы!

«Конечно, плотность, хоть это и важная характеристика планеты, ничего не говорит о ее обитаемости. И все же, наша работа – большой шаг вперед на пути исследования возможности существования жизни на этих планетах», – говорит соавтор работы Брис-Оливье Демори (Brice-Olivier Demory) из Бернского университета.

TRAPPIST-1 b и c, самые близкие к центральному светилу планеты системы, скорее всего, имеют каменное ядро и окружены гораздо более плотными атмосферами, чем Земля. А вот TRAPPIST-1 d – самая легкая: ее масса всего около 30% земной, и ученые сомневаются, что у нее может быть заметная атмосфера, океаны или ледяной покров.

Астрономы с удивлением обнаружили, что TRAPPIST-1 e – единственная из всех планет системы, плотность которой несколько выше, чем у Земли. Это может означать, что у нее, возможно, имеется более плотное железное ядро, что она не обязательно окружена плотной атмосферой, что на ней нет океанов или ледяного щита. Загадочным образом TRAPPIST-1 e оказывается значительно более «каменной», чем все остальные планеты системы. По размерам, плотности и количеству энергии, которую она получает от своей материнской звезды, эта планета больше всех остальных похожа на Землю.

TRAPPIST-1 f, g и h настолько далеки от центральной звезды, что вода на их поверхности должна замерзать. Если у них есть атмосферы, они вряд ли содержат тяжелые молекулы, которыми богата земная атмосфера, как, например, углекислый газ. 

«Интересно, что в этой системе планеты с самой большой плотностью – не самые близкие к своему светилу, и что на более холодных планетах не может быть плотной атмосферы», – замечает Каролина Дорн (Caroline Dorn), соавтор работы из Цюрихского университета в Швейцарии.

---