На основе системы TRAPPIST-1 ученые смоделировали, как могут сосуществовать атмосфера планеты околоземной массы и излучение аналогичной звезды. Оказывается, есть очень большая проблема.
ТРАППИСТ-1 Впечатление художника о планете.
Чтобы жидкая вода могла существовать на поверхности планеты, она должна поддерживать достаточно плотную атмосферу. К счастью, астрономы могут исследовать и изучать атмосферу по изменениям излучения звезды, когда экзопланета проходит через фон. Однако планет большое количество, и для сбора адекватных данных необходимы долгосрочные наблюдения. Одной из таких наблюдательных целей является система TRAPPIST-1 с семью каменистыми планетами, четыре из которых по массе сравнимы с Землей и расположены в «обитаемой» зоне.
авторы нового исследования, препринт которого доступен на arXiv, решили проверить, есть ли у этих планет атмосфера, смоделировав условия системы. Чтобы иметь возможность распространить свои выводы на другие обитаемые миры, они не строго следовали параметрам конкретных планет в системе TRAPPIST-1. Поэтому ученые проигнорировали оценки плотности и рассчитали радиус моделируемой планеты по массе (0,8, 1 и 1,2 раза больше массы Земли) на основе плотности Земли (5,5 грамма на кубический сантиметр).
Целью исследователей было увидеть, как атмосферы таких планет могут противостоять воздействию маломассивных звезд спектрального класса M, таких как те, что находятся в центре TRAPPIST-1. Для этого они использовали модель верхних слоев атмосферы, называемую кодом Компота. Эта модель описывает одномерную термохимическую структуру «поверхности» атмосферы на ее границе с космосом.
Используемая модель включает более 500 реакций 63 химических элементов.
Обратите внимание: Что больше Вселенной (рассказ).
Учитываются эффекты различных механизмов нагрева и охлаждения. В частности, рентгеновское и инфракрасное излучение, а также охлаждающее воздействие углекислого газа в верхних слоях атмосферы.
Инфографика, показывающая планеты системы TRAPPIST-1 и нашей солнечной системы в сравнении с их плотностью и расстоянием от звезды.
Сравнивая смоделированные данные с параметрами TRAPPIST-1, ученые пришли к выводу, что большинство планет в этой системе не способны поддерживать атмосферу, независимо от ее состава. В результате излучения звезды верхние слои атмосферы нагрелись бы настолько, что молекулы начали бы вылетать из гравитационного поля планеты.
Учитывая возраст этой системы (некоторые говорят, около 7,6 миллиардов лет), даже если бы у нее была атмосфера в 100 раз тяжелее земной, к настоящему времени она бы уже исчезла. По предположениям авторов, аналогичная история должна существовать для всех планет земной группы, расположенных вблизи звезд спектрального класса М.
Результаты моделирования подтверждают наблюдения. Ни на одной из планет этой системы не обнаружено никаких признаков водородной атмосферы. По данным телескопа Джеймса Уэбба, планеты TRAPPIST-1b и TRAPPIST-1c не имеют плотной атмосферы. Другие исследования показали, что в атмосфере TRAPPIST-1c не преобладают CO2 или O2.
Авторы нового исследования говорят, что планеты TRAPPIST-1, возможно, не могли сохранять атмосферу, но отмечают, что плотность этих планет говорит об обратном. Все они имеют плотность ниже, чем у Земли или Венеры, хотя многие из них имеют массу, сравнимую с массой Земли. Трудно представить, как это возможно без присутствия атмосферы из легких элементов. Придется дождаться данных новых наблюдений этих объектов.
соус
Длинный пост: Космическая астрономия экзопланеты 2Больше интересных статей здесь: Космос.
Источник статьи: Астрономы посчитали непригодными для жизни самые массовые планетные системы Вселенной.