A jednak! Planety układu TRAPPIST-1 mogą być bardziej przyjazne dla życia, niż się wydawało

TRAPPIST-1 to układ planetarny znajdujący się zaledwie 39 lat świetlnych od nas w kierunku gwiazdozbioru Wodnika. Zważając na to, że średnica naszej galaktyki to 100 000 lat świetlnych, to można śmiało powiedzieć, że układ ten znajduje się zasadniczo w naszym bezpośrednim otoczeniu. Dzięki temu zresztą naukowcy są w stanie uważniej przyglądać się poszczególnym planetom układu.

Czytaj także: Kosmiczna sensacja: tu będziemy szukać życia! 7 nowych egzoplanet w jednym układzie

Warto pamiętać, że mamy tutaj do czynienia z czerwonym karłem, a więc gwiazdą znacznie mniejszą od Słońca. Szacuje się, że masa TRAPPIST-1 wynosi zaledwie 8 proc. masy Słońca, a rozmiarami gwiazda bardziej przypomina Jowisza, niż Słońce. W związku z tym wszystkie krążące wokół niej planety znajdują się odpowiednio bliżej. Nawet najbardziej odległa z siedmiu planet, znajduje się w odległości mniejszej niż odległość, jaka dzieli Merkurego od Słońca.

Czy na tych planetach może istnieć życie?

To pytanie nie jest takie oczywiste, jak się może wydawać. Owszem, obecnie trzy z siedmiu planet układu znajdują się w ekosferze gwiazdy, czyli w przedziale odległości od gwiazdy, w którym na powierzchni planety skalistej może istnieć woda w stanie ciekłym. Problem w tym, że na wcześniejszym etapie rozwoju układu planetarnego gwiazda centralna była dużo gorętsza. Przez setki milionów lat planety te poddawane były intensywnemu promieniowaniu, które mogło skutecznie usunąć wszelką wodę zawartą w skałach na powierzchni tych planet i wywiać ją w przestrzeń międzyplanetarną. Można zatem założyć, że gdy warunki na tych planetach stały się z czasem znacznie bardziej umiarkowane, to nie było już tam żadnej wody, która byłaby niezbędna do powstania życia takiego, jakie znamy.

Najnowsze badania jednak mogą przywrócić pewną nadzieję. Nowa technika modelowania atmosfer planetarnych wskazuje, że woda mogła przetrwać na powierzchni planet układu Trappist-1, a to z kolei sprawia, że i może tam istnieć do dzisiaj.

Co ważne, astronomowie odpowiedzialni za najnowsze wyniki wcale nie mieli zamiaru zajmować się kwestią wody, czy życia na powierzchni planet układu Trappist-1. Celem prowadzonych przez nich badań było udoskonalenie modeli atmosfer planetarnych poprzez uwzględnienie rzeczywistych warunków atmosferycznych na tych planetach, a nie tylko ograniczanie się do teoretycznych założeń.

Czytaj także: A to niespodzianka! Planety jak Ziemia wcale nie są najlepsze dla rozwoju życia

Jak się bowiem okazuje, dotychczasowe modele wykorzystywały bardzo uproszczone atmosfery, w których promieniowanie gwiazdy przenika atmosferę, dociera do powierzchni, a następnie część przekazanej w ten sposób energii w sposób konwekcyjny jest wypromieniowywana na zewnątrz. Inaczej mówiąc, gwiazda nagrzewa powierzchnię planety, ogrzewa powietrze, zimne powietrze opada ku powierzchni, ciepłe powietrze unosi się w górę i jest wypromieniowywane w przestrzeń kosmiczną. Jest to jednak bardzo prosty model atmosfery, który zazwyczaj ma niewiele wspólnego z rzeczywistością.

Według badaczy należy uwzględnić fakt, że przezroczystość gazów otaczających planetę zmienia się z wysokością i istotnie wpływa na to, ile promieniowanie faktycznie trafia z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Co więcej, jeżeli planeta posiada grubą atmosferę, do powierzchni planety może docierać stosunkowo mało promieniowania. To z kolei może sprawiać, że będzie go za mało, aby napędzać pionowe ruchy konwekcyjne w atmosferze.

Pierwotne modele bogatych w wodę atmosfer planet układu Trappist-1 wskazywały, że niczym na Wenus na planetach tych dochodziło do intensywnego efektu cieplarnianego. Założenie było takie, że para wodna jest bardzo silnym gazem cieplarnianym. Ogrzewanie planety przez gwiazdę powodowało parowanie wody do atmosfery, a więc i wzrost ilości pary wodnej, która z kolei przytrzymywała energię gwiazdy w atmosferze, podnosząc jej temperaturę do takiego stopnia, że skorupa i płaszcz planety stopił się w ocean magmy, z którego pozostała woda dotychczas zawarta dotychczas w skałach, także trafiła do atmosfery. Na przestrzeni kilku miliardów lat, intensywny wiatr gwiezdny uderzający w atmosferę planety stopniowo mógł wywiać wodę z atmosfery w przestrzeń kosmiczną, całkowicie pozbawiając planetę jakiejkolwiek wody.

Model atmosfery opracowany przez naukowców zmienia jednak nieco perspektywę. Okazuje się bowiem, że choć warunki na powierzchni tych planet układu Trappist-1 były trudne w początkowych latach, nie były aż tak ekstremalne, aby stopić skorupę i płaszcz planety w ocean magmy. To z kolei oznacza, że choć wody na powierzchni nie było, to ta zawarta w skałach mogła przetrwać pierwsze trudne lata istnienia, do czasu kiedy gwiazda Trappist-1 trochę się ochłodziła. To z kolei oznacza, że istnienie oceanów ciekłej wody na którejś z tych planet jest wciąż możliwe, a to obecnie, kiedy planety te znajdują się w ekosferze swojej gwiazdy, może być dobrym prognostykiem dla poszukiwaczy życia pozaziemskiego.

Warto tutaj jednak zwrócić uwagę, że nowe, bardziej realistyczne modele ewolucji bogatych w wodę atmosfer planet skalistych będzie można w najbliższym czasie wykorzystać do analizy atmosfer innych egzoplanet, które będzie obserwował m.in. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, czy w nieco odległej przyszłości chociażby Kosmiczny Teleskop Ariel. Na podstawie tych obserwacji będziemy w stanie ocenić, ile tak naprawdę istnieje w naszym otoczeniu planet sprzyjających powstaniu życia takiego, jakie znamy.