U veljači 2017. godine svijet je bio zapanjen saznanjem da su astronomi - koristeći podatke iz teleskopa TRAPPIST u Čileu i svemirskog teleskopa Spitzer - identificirali sustav od sedam kamenitih egzoplaneta u sustavu TRAPPIST-1. Kao da to nije dovoljno ohrabrujuće za ljubitelje egzoplaneta, također je naznačeno da su tri od sedam planeta kružile unutar oboda zvjezdane okoline (aka. "Zona zladilocks").
Otada je ovaj sustav bio u središtu znatnih istraživanja i praćenja kako bi se utvrdilo može li bilo koji od njegovih planeta biti useljiv. Temeljno ovim istraživanjima bilo je pitanje imaju li planeti tekuću vodu na svojim površinama ili ne. No, prema novom istraživanju tima američkih astronoma, planete TRAPPIST zapravo mogu imati previše vode za potporu životu.
Studija pod naslovom "Unutarnja migracija planeta TRAPPIST-1 kao izvedena iz sastava bogatih vodom" nedavno se pojavila u časopisu Priroda Astronomija. Istraživanje je vodio Cayman T. Unterborn, geolog sa Škole istraživanja zemlje i svemira (SESE), a u njega su uključeni Steven J. Desch, Alejandro Lorenzo (također sa SESE) i Natalie R. Hinkel - astrofizičari sa Sveučilišta Vanderbilt , Nashville.
Kao što je napomenuto, provedeno je više studija kojima se željelo utvrditi može li bilo koji od planeta TRAPPIST-1 biti useljiv. I dok su neki naglasili da se neće moći dugo zadržati na svojoj atmosferi zbog činjenice da orbitiraju oko zvijezde koja je promjenjiva i sklona raspucavanju (poput svih crvenih patuljaka), druge studije otkrile su dokaze da bi sustav mogao biti bogat vodom i idealan za zamjenu života.
Za potrebe svoje studije, tim je koristio podatke iz prethodnih istraživanja koja su pokušala postaviti ograničenja na masu i promjer planeta TRAPPIST-1 kako bi izračunali njihove gustoće. Veći dio toga proizašao je iz skupa podataka koji se zove katalog Hypatia (razvijen od strane autora Hinkela), koji objedinjuje podatke iz više od 150 književnih izvora da bi se utvrdilo zvjezdano obilje zvijezda u blizini našeg Sunca.
Koristeći ove podatke, tim je konstruirao modele sastava masenog radijusa kako bi odredio isparljive sadržaje svake od planeta TRAPPIST-1. Ono što su primijetili jest da su planete TRAPPIST tradicionalno lagane za stjenovita tijela, što ukazuje na visok sadržaj isparljivih elemenata (poput vode). U sličnim svjetovima niske gustoće, obično se smatra da hlapljivi sastojci imaju oblik atmosferskih plinova.
No kako je Unterborn objasnio u nedavnom članku o SESE-u, planete TRAPPIST-1 su drugačija stvar:
„[T] on planeta TRAPPIST-1 premala je mase da bi zadržala dovoljno plina za nadoknadu deficita gustoće. Čak i kada bi se uspjeli zadržati na plinu, količina potrebna za nadoknadu deficita gustoće učinila bi planet mnogo puhavijim nego što vidimo. "
Zbog toga su Unterborn i njegovi kolege utvrdili da komponenta niske gustoće u ovom planetarnom sustavu mora biti voda. Kako bi utvrdili koliko vode ima, tim je koristio jedinstveni softverski paket razvijen kao ExoPlex. Ovaj softver koristi vrhunske kalkulatore fizike minerala koji su timu omogućili kombiniranje svih dostupnih podataka o sustavu TRAPPIST-1 - ne samo mase i radijusa pojedinih planeta.
Otkrili su da su unutarnji planeti (b i c) bili su "sušiji" - imali su manje od 15% vode po masi - dok su vanjski planeti (f i g) imale su više od 50% vode po masi. Za usporedbu, Zemlja ima samo 0,02% vode po masi, što znači da ti svjetovi u svom volumenu imaju ekvivalent stotinama okeana veličine Zemlje. U osnovi, to znači da planete TRAPPIST-1 mogu imati previše vode da podrže život. Kao što je Hinkel objasnio:
"Mi obično mislimo da imamo tekuću vodu na planeti kao način za započeti život, jer se život, kakav ga znamo na Zemlji, uglavnom sastoji od vode i zahtijeva da on živi. Međutim, planet koji je vodeni svijet ili onaj koji nema površinu iznad vode nema važne geokemijske ili elementarne cikluse koji su apsolutno potrebni za život. "
Ova otkrića nisu dobra za one koji vjeruju da su zvijezde tipa M najvjerojatnije mjesto za stanovanje planeta u našoj galaksiji. Nisu samo crveni patuljci najčešća vrsta zvijezda u Svemiru, a čine samo 75% zvijezda u Mliječnom putu Galaksije, a za nekoliko koji su relativno bliski našem Sunčevom sustavu utvrđeno je da jedan ili više stjenovitih planeta kruži oko njih.
Osim TRAPPIST-1, oni uključuju super-Zemlje otkrivene oko LHS 1140 i GJ 625, tri stjenovita planeta otkrivena oko Gliesea 667, i Proxima b - najbližu egzoplanetu našem Sunčevom sustavu. Uz to, istraživanje provedeno HARPS spektrografom ESO-ovog opservatorija La Silla 2012. godine, pokazalo je da bi na Mliječnom putu moglo stajati oko kruga planetarnih planeta u orbitu oko naseljenih zona crvenih patuljastih zvijezda.
Nažalost, ovi najnoviji nalazi govore da planete sustava TRAPPIST-1 nisu povoljne za život. Štoviše, vjerovatno im ne bi bilo dovoljno života za proizvodnju biosignara koji bi bili uočljivi u njihovoj atmosferi. Pored toga, tim je također zaključio da su planete TRAPPIST-1 morale oblikovati oca daleko od svoje zvijezde i vremenom su se kretale prema unutra.
To se temeljilo na činjenici da su ledene planete TRAPPIST-1 bile daleko bliže "ledenoj liniji" svoje zvijezde od suhih. U bilo kojem Sunčevom sustavu planeti koji se nalaze unutar ove crte postat će sve svjetliji jer će njihova voda isparavati ili se kondenzirati kako bi formirala oceane na njihovim površinama (ako postoji dovoljna atmosfera). Preko ove crte voda će poprimiti oblik leda i može se formirati u planete.
Iz svojih analiza, tim je utvrdio da su se planeti TRAPPIST-1 trebali formirati izvan ledene linije i migrirati prema zvijezdi domaćinu kako bi preuzeli trenutnu orbitu. Međutim, budući da je poznato da su zvijezde tipa M (crveni patuljak) najsjajnije nakon prvog oblika i vremenom zamračile, linija leda bi se također pomaknula prema unutra. Kako je objasnio koautor Steven Desch, koliko će planete migrirati ovisit će kada su se formirale.
"Što su se planeti ranije formirali, to su udaljenije od zvijezde potrebne da imaju toliko leda", rekao je. Na osnovu vremena koliko je potrebno da se formiraju kameni planeti, tim je procijenio da su planeti u početku trebali biti dvostruko udaljeniji od svoje zvijezde. Iako postoje druge indikacije da su planeti u ovom sustavu migrirali s vremenom, ovo je istraživanje prvo koje je kvantificiralo migraciju i koristilo podatke o sastavu kako bi je pokazalo.
Ova studija nije prva koja pokazuje da planete u orbiti oko crvenih patuljastih zvijezda zapravo mogu biti "vodeni svjetovi", što bi značilo da su kamenite planete s kontinentima na njihovim površinama relativno rijetka stvar. Istovremeno, provedena su i druga istraživanja koja pokazuju da će se takve planete vjerojatno teško zadržati na svojim atmosferama, što ukazuje na to da dugo vremena neće ostati u vodenim svjetovima.
Međutim, sve dok ne budemo mogli bolje pogledati ove planete - što će biti moguće primjenom instrumenata nove generacije (poput James Webb svemirski teleskop) - bit ćemo prisiljeni teoretizirati o onome što ne znamo na osnovu onoga što radimo. Polako saznajući više o tim i drugim egzoplanetima, poboljšat će se naša sposobnost određivanja mjesta gdje trebamo tražiti život izvan našeg Sunčevog sustava.
