In tegenstelling tot de "aankondigingen" van veel Russische media, is er geen buitenaards leven ontdekt. Het werkelijke aantal potentieel bewoonbare planeten in het TRAPPIST-1-systeem is echter niet drie, maar zeven. Ze zijn echter vrijwel zeker nog niet allemaal bewoond.
Het nieuws van gisteren over de ontdekking van een systeem van zeven aardachtige planeten in de buurt van een ultrakoude rode dwerg, op 40 lichtjaar afstand, was een ware sensatie. En het roept een aantal zeer moeilijke vragen op. Hoe komt het dat een rode dwerg zoveel vaste planeten heeft? Waarom zitten ze zo dicht bij elkaar dat er drie tegelijk in de formele habitatzone vielen? Hoeveel van hen zitten er eigenlijk in? En zijn er oceanen?
Zeven planeten zijn slechts een minimumscore
De publicatie in Nature over dit onderwerp staat vol met onverwachte details. Zeven planeten is bijvoorbeeld eigenlijk een heel bescheiden schatting. De belangrijkste bron van nieuwe gegevens over hun aantal is de Spitzer-ruimtetelescoop, en deze werd slechts voor een waarnemingscyclus van twintig dagen gebruikt. Doorgangsdetectie vereist ten minste één passage van de exoplaneet tussen de schijf en de aardse waarnemer. Als een ster meer planeten heeft, maar hun jaar duurt langer dan 20 aardse dagen, dan konden ze niet op deze manier worden gezien. Om het probleem te verduidelijken, duurde het veel langer om te observeren. Laten we het zonnestelsel nemen: om de aarde te vinden volgens de transitmethode, zou het goed zijn voor buitenaardse astronomen om een jaar naar de zonneschijf te kijken. En om de hypothetische negende planeet te zien - van 10 tot 20 duizend jaar. Als ze 20 dagen hadden waargenomen, zouden ze zelfs Mercurius niet hebben ontdekt. Daarom zijn dat de nieuwe zeven planetenwat het gemakkelijkst te vinden was, en niet de hele planetaire bevolking van een ver systeem.
Zo'n groot aantal planeten is niet erg gebruikelijk, aangezien TRAPPIST-1 12 keer lichter is dan de zon. Ja, er zijn meer zware elementen (109% van het zonnepeil). Vaste planeten en de kernen van gasreuzen zijn ervan "gemaakt". Dus met zo'n "metaalachtige" compositie is multiplanetaryisme niet verrassend. Een ander ding is opvallend: meestal vertonen rode dwergen niet zo'n "metalliciteit". In dit opzicht is de ster volledig atypisch, blijkbaar is hij ontstaan in een gebied dat abnormaal verzadigd is met zware elementen.
De krapte is als in een gemeenschappelijk appartement - en dat is goed
Promotie video:
De eerste planeet in het systeem, TRAPPIST-1b, bevindt zich op ongeveer 1,6 miljoen kilometer van zijn ster (vier afstanden aarde-tot-maan), en de zevende planeet, TRAPPIST-1h, is minder dan 10 miljoen kilometer verwijderd. Dit is geen planetair systeem, maar een "gemeenschappelijke flat" waarin de dichtheid van de planeten tien keer hoger is dan die van ons. De manen van Jupiter bevinden zich op een afstand van wel 30 miljoen kilometer van hun planeet, en de zwaartekracht is in feite veel zwakker. De auteurs van het werk zijn van mening dat de planeten in een dergelijke dichtheid eenvoudigweg niet konden ontstaan, ze zouden niet genoeg materiaal hebben voor de protoplanetaire schijf. Voor de grote satellieten van Jupiter is vrij lang geleden aangetoond dat ze verder van de planeet zijn verrezen dan ze nu zijn, en er vervolgens geleidelijk naartoe zijn gemigreerd.
Het feit dat TRAPPIST-1 exoplaneten migranten zijn, is een heel goed teken. In de eerste tientallen miljoenen jaren van zijn bestaan kan een rode dwerg zeer sterke vuurpijlen produceren die de lichtelementen, de atmosfeer en de hydrosfeer van de planeten afscheuren en wegvoeren - iets zonder welke er geen leven van het aardse type zal zijn. De ontdekte zeven hemellichamen ontsnapten aan dit lot door hun "jeugd" in veiliger verre banen door te brengen.
Drie bewoond, zeven of meer?
De auteurs van het artikel in Nature probeerden zeer gematigd te zijn in hun beoordeling. Ze waren van mening dat alleen TRAPPIST-1e, f en g zich in de bewoonbare zone van het systeem bevinden, die 0,66, 0,38 en 0,26 ontvangen van de straling die de aarde van de ster ontvangt. De dichtheid van TRAPPIST-1e is 20% lager dan die van de aarde, f is 40% en g is 6%. Dat wil zeggen, ze bevatten allemaal meer lichte elementen, gassen en mogelijk water. Een dichtere atmosfeer houdt de warmte beter vast. De getijdeninvloed van een nabije ster op planeten en planeten op elkaar verhit bovendien hun kernen. Hierdoor zijn er frequente vulkaanuitbarstingen en een hogere warmtestroom vanuit het centrum van de planeet. Dus ondanks de lage verlichting zal het leven daar in theorie niet bevriezen.
Maar de eerste drie planeten ontvangen 4,25, 2,27 en 1,14 keer meer straling van hun ster. Als de aarde van vandaag nog 14% warmer zou zijn, zouden de oceanen er snel op koken. Men moet de omstandigheden echter niet vergelijken in een "gemeenschappelijk appartement" nabij de TRAPPIST-1 ster en in een "fatsoenlijk appartement" (nabij de zon). Alle zeven open planeten van TRAPPIST-1 zijn getij. Dat wil zeggen, ze kijken altijd met de ene kant naar de ster en laten de andere zien aan de rest van de kosmos.
Planetaire wetenschappers hebben lange tijd de omstandigheden op dergelijke exotische planeten nagebootst. En het blijkt dat als er geen bijzonder dichte atmosfeer is, het dan heet is aan de dagzijde, koud aan de nachtzijde, en aan de terminator, met zijn eeuwige dageraad, de omstandigheden tussenliggend zijn. Dit betekent dat de eerste drie planeten mogelijk vloeibaar water aan het oppervlak hebben in het gebied van de terminators, wat de onderzoekers eerlijk bespreken.
Om dezelfde reden kan de zevende planeet potentieel "levend" zijn. Ja, ze ontvangt slechts 0,13 van de energie die de aarde bereikt. Maar aan de dagzijde betekent dat 0,26 van het aardniveau. Met een dikke atmosfeer en een kern die wordt verwarmd door getijdeninteractie, is dit veel. De auteurs gaan ervan uit dat als er waterstof in de atmosfeer van de planeet zit (een zeer effectief broeikasgas), er ook bij lage instraling vloeibaar water aan het oppervlak zal zijn.
Zoals we kunnen zien, voor een planeet die altijd naar zijn zon kijkt, is het concept van een "bewoonbare zone", dat wil zeggen zo'n afstand van de ster, waarop leven mogelijk is, nog steeds nogal vaag. Aan de dagkant is het er een, aan de nachtkant, een andere, aan de terminator - de derde. Alleen met een zeer dichte atmosfeer, zoals die op Titan, zal de temperatuur op alle punten van het oppervlak van de exoplaneet gelijk worden.
Zonder meer te weten te komen over de atmosferen van nieuwe werelden, zal het moeilijk zijn om de bewoonbaarheidszones daar te bepalen. Eén ding is zeker: de schatting van "drie potentieel bewoonde" is zo laag mogelijk. In de praktijk kunnen het er zeven zijn, en misschien nog veel meer. Het is bekend dat planeten zeer grote satellieten kunnen hebben, waarop (dezelfde Titan) de atmosfeer dichter is dan die van de aarde en de zeeën zijn ook behoorlijk uitgestrekt. Er zijn telescopen van de volgende generatie nodig om de satellieten van deze zeven planeten beter te leren kennen, en tot die tijd kan het leven daar niet worden uitgesloten.
Seven Worlds: nauwelijks groen, nauwelijks ijs
Op aarde wordt groene vegetatie geassocieerd met leven. Dit was echter niet altijd het geval - meer recent waren fotosynthetische organismen op onze planeet heel vaak rood (paarse bacteriën). Als TRAPPIST1 zijn eigen vegetatie op exoplaneten heeft, is het onwaarschijnlijk dat we het qua uiterlijk leuk zullen vinden. 95% van de stralingsenergie van een rode dwerg ligt in het infrarode deel van het spectrum. Lokale planten zullen het moeten gebruiken en ze zullen ook het niet-groene deel van het zichtbare spectrum reflecteren om oververhitting te voorkomen. Onder astrobiologen is de vraag welke kleur zal zijn nog steeds controversieel, maar de meesten praten over zwart of rood, of hun combinaties.
Er is echter goed nieuws. Op zulke werelden worden praktisch geen ijskappen gevormd. IJs aan de polen van de aarde smelt alleen in de zomer niet omdat het licht goed reflecteert. In het infrarode deel van het spectrum neemt ijs bijna alles op, dus daar moet het heel snel smelten. Dit betekent dat het begin van regelmatige ijstijden, zoals op aarde in de afgelopen paar miljoen jaar, daar uiterst onwaarschijnlijk is.
Moet je op zoek gaan naar buitenaardse penvrienden?
Zoals u weet, moet een sessie van zwarte magie worden gevolgd door de blootstelling. Hier is het: je moet daar geen radiosignalen naartoe sturen. De leeftijd van de ster TRAPPIST-1 is volgens astronomen slechts 500 miljoen jaar, en een deel van die tijd zijn de planeten veel verder van hun ster verwijderd dan nu. Dit betekent dat het in dit planetaire systeem gewoon te vroeg is om te wachten op de opkomst van complex leven, of zelfs leven in het algemeen. Volgens de ideeën van vandaag werd de aarde 3,5-3,8 miljard jaar geleden een bewoonde planeet, 0,7-1,0 miljard jaar na haar vorming. De meest radicale datum die naar voren wordt gebracht, is 4,1 miljard jaar geleden. Het is onwaarschijnlijk dat daar in 100 miljoen jaar een radio is uitgevonden.
In potentie is het systeem op 40 lichtjaar afstand zeer geschikt voor leven, maar het is waarschijnlijk te vroeg om op contact met zijn bewoners te hopen. Hun toekomst ziet er echter zekerder uit dan de onze. De rode dwerg is minder zwaar dan de gele (de zon) en leeft daarom veel langer. De oceanen van de aarde zullen binnen een paar miljard jaar koken en dan wordt de zon een witte dwerg. Terwijl TRAPPIST-1 nog eens 4-5 biljoen jaar goed zal kunnen schitteren voor de bewoners van zijn systeem - duizend keer langer dan de tijd die is toegestaan voor het aardse leven.
Lysyakov Ivan
