Międzynarodowy zespół astronomów użył Kosmicznego Teleskopu Hubble’a do oszacowania czy istnieje możliwość występowania wody na siedmiu planetach o rozmiarach Ziemi krążących wokół pobliskiego karła TRAPPIST-1. Wyniki badań wskazują, że zewnętttrzne planety systemu wciąż mogą posiadać na swojej powierzchni znaczące ilości wody. Wśród nich są trzy planety krążące w ekosferze gwiazdy, co jednocześnie oznacza, że istnieje większa niż dotychczas szansa, że na planetach tych istnieją warunki sprzyjające powstaniu życia.
22 lutego 2017 roku astronomowie ogłosili odkrycie siedmiu planet o rozmiarach Ziemi krążących wokół ultra-chłodnego karła TRAPPIST-1 oddalonego od nas o jakieś 40 lat świetlnych. To jak dotąd najliczniejszy odkryty układ planetarny poza Układem Słonecznym.
Bazując na tym odkryciu międzynarodowy zespół naukowców kierowany przez szwajcarskiego astronoma Vincenta Bourriera z Observatoire de l’Université de Genève, wykorzystał spektrograf STIS zainstalowany na Kosmicznym Teleskopie Hubble’a do zbadania ilości promieniowania ultrafioletowego docierającego na poszczególne planety układu. “Promieniowanie ultrafioletowe stanowi istotny czynnik w atmosferycznej ewolucji planet”, tłumaczy Bourrier. “Tak jak w naszej własnej atmosferze, gdzie promieniowanie ultrafioletowe pochodzące ze Słońca rozbija cząsteczki, tak i gdzie indziej ten typ promieniowania może rozbijać cząsteczki pary wodnej w atmosferach egzoplanet na wodór i tlen”.
Gdy niskoenergetyczne promieniowanie ultrafioletowe rozbija cząsteczki wody w procesie zwanym fotodysocjacją, wysokoenergetyczne promieniowanie ultrafioletowe (XUV) oraz promieniowanie rentgenowskie ogrzewają górne warstwy atmosfery planety, co sprzyja ucieczce produktów fotodysocjacji, tlenu i wodoru, w przestrzeń kosmiczną.
Z uwagi na swoją niską masę, gaz wodorowy może uciekać z atmosfer egzoplanet. W tym wypadku wodór można wykryć w pobliżu takiej planety za pomocą Hubble’a, dzięki czemu może on wskazywać na obecność pary wodnej w atmosferze planety. Obserwowana ilość promieniowania ultrafioletowego emitowanego przez TRAPPIST-1 faktycznie wskazuje, że planety mogły stracić olbrzymie ilości wody w toku swojego istnienia.
Szczególnie tyczy się to dwóch wewnętrznych planet układu – TRAPPIST-1b oraz TRAPPIST-1c, które otrzymują największe ilości energii ultrafioletowej. „Nasze wyniki wskazują, że ucieczka z atmosfery może odgrywać istotną rolę w ewolucji tych planet”, podsumowuje Julien de Wit z MIT, współautor opracowania.
Wewnętrzne planety mogły stracić ilość wody porównywalną z 20 oceanami ziemskimi w ciągu ostatnich ośmiu miliardów lat. Niemniej jednak, zewnętrzne planety układu – w tym planety e, f oraz g, które znajdują się w ekosferze gwiazdy – powinny stracić jej znacznie mniej, co oznacza, że wciąż mogą mieć jej sporo na swoich powierzchniach. Obliczone tempo utraty wody jak i tempu geofizycznego uwalniania wody także wskazują, że zewnętrzne, najmasywniejsze planety układu posiadają wodę na powierzchni. Niemniej jednak, przy obecnie dostępnych danych i teleskopach nie możemy jeszcze ostatecznie ustalić czy na tych planetach faktycznie woda występuje.
“Choć nasze wyniki wskazują, że zewnętrzne planety tego układu są najlepszymi kandydatkami do poszukiwania wody za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, to wskazują one na konieczność prowadzenia badań teoretycznych i uzupełniających obserwacji na wszystkich zakresach promieniowania tak, abyśmy mogli ustalić prawdziwą naturę planet układu TRAPPIST-1 i ich przyjazność dla życia”, podsumowuje Bourrier.
Źródło: ESO/Hubble