Är TRAPPIST-1 exoplaneter beboeliga eller inte?

By | August 22, 2023

TRAPPIST-1: Havet fullt av isberg under en orange himmel med flera halvmåneplaneter och en stor sol.
Se större. | Konstnärens koncept av en planets möjliga yta i det närliggande TRAPPIST-1-systemet. Kan det finnas liv här? En ny studie tyder på… kanske. Bild via NASA/JPL-Caltech.

De sju steniga planeterna som kretsar kring stjärnan TRAPPIST-1 är alla nära jorden i storlek. De är bara 40 ljusår bort. Och de har fascinerat forskare och oss alla sedan deras upptäckt 2016 och 2017. Tre av de sju kretsar inom deras stjärnas beboeliga zon. Det betyder flytande vatten kraft finns på deras ytor. Men finns det här vattnet verkligen? Och är dessa världar beboeliga? Vi vet fortfarande inte svaret på någon av frågorna. Men en ny studie – publicerad i augusti 2023 – tyder på att det finns en god chans att åtminstone några av TRAPPIST-1-planeterna har vatten. om ja, de kraft vara beboelig.

Studien – baserad på en ny beräkningsmodelleringsteknik – fokuserar på utvecklingen av atmosfärerna i TRAPPIST-1-världarna. Astronomen Franck Selsis från University of Bordeaux ledde forskargruppen, som publicerade sina fackgranskade resultat i Natur den 9 augusti.

Vilka är några av problemen här? En nyligen genomförd upptäckt av rymdteleskopet James Webb har föreslagit att de två TRAPPIST-1-planeterna närmast sin stjärna inte har någon atmosfär eller i bästa fall bara tunna atmosfärer.

Dessutom har tidigare studier föreslagit att förhållandena tidigt var tillräckligt varma för att smälta planeternas skorpa och mantel till magma, vilket minskade möjligheterna för ytvatten. Men den nya studien tyder på att – även om planeternas ytor verkligen har värmts upp – kan vissa fortfarande ha lyckats behålla vatten.

Hetaste stjärnan och tuffa tidiga förhållanden

Beboelighet, som forskare definierar det idag, kräver en specifik uppsättning villkor. Och även om TRAPPIST-1-planeterna är steniga som jorden – och liknar jorden i storlek och massa – är deras moderstjärna annorlunda. Brukade vara mycket varmare än vad det är nu. Det betyder att planeterna – tidigt i deras historia – också var väldigt varma.

Forskarna sa att vattnet i klipporna på TRAPPIST-1-planeterna, åtminstone planeterna närmast en sådan het stjärna, sannolikt skulle ha avdunstat. Det skulle betyda att det inte skulle finnas några hav, inga sjöar, inga floder. Chanserna för ett liv som vi känner det i dessa världar skulle vara små.

Tereza Pultarova skrev om den nya studien för Space.com i augusti. Hon citerade Franck Selsis som sa:

Små, röda stjärnor som TRAPPIST-1 dämpas med tiden. När TRAPPIST-1-systemet bildades var planeterna som nu är inom den beboeliga zonen, där vatten kan finnas, under hundratals miljoner år mycket mer bestrålade än de är idag.

Och det betyder att om de hade vatten så skulle detta vatten ha avdunstat.

Fick ett skenande växthus att skorpan smälte?

Så även om planeter började med vattenrika atmosfärer, kan deras historia ha gjort vatten osannolikt idag. Tidigare studier har visat att – om en vattenrik TRAPPIST-1-värld fick bara 10 % mer värme från sin stjärna än vad jorden gör från solen – kan den extra värmen utlösa en skenande växthuseffekt. Och vattenånga är en växthusgas. När temperaturen steg i en TRAPPIST-1-värld skulle vatten ha avdunstat från klipporna. Avdunstning skulle i sin tur ha tillfört mer vattenånga till atmosfären, vilket får temperaturen att stiga ytterligare. Och så vidare.

Så småningom skulle planeten bli tillräckligt varm för att dess skorpa och mantel skulle förvandlas till flytande magma.

Om det var vad som hände, då – vid den tidpunkten – skulle stjärnvindarna som kommer från stjärnan ha fått vattenångan i atmosfären att skingras ut i rymden. Planeten skulle ha lämnats med bara en svag atmosfär, om någon.

En rad med 7 små, olikfärgade planeter, med delvis skymd utsikt över den stora rödaktiga solen på vänster sida.
Se större. | En storleksjämförelse av planeterna i TRAPPIST-1-systemet inriktade i ordning efter ökande avstånd från deras värdstjärna (inte i skala). Planetytorna är ett konstnärligt koncept för hur de skulle kunna se ut. Bild via NASA/ R. Hurt/ T. Pyle/ ESO.

Eller behöll TRAPPIST-1-planeterna sitt vatten?

Gå in i den nya studien. Om dina resultat är korrekta kan åtminstone några av TRAPPIST-1-planeterna ha kunnat behålla sitt vatten – och ha beboeliga förhållanden – trots allt.

Men förutsättningarna måste vara rätta.

I tidigare studier antog forskare att en planets inre konvektion kunde leda till uppvärmning av planetens atmosfär till en punkt där vatten skulle gå förlorat och ytan skulle smälta. Den nya artikeln förklarar:

Atmosfärer av vattenånga med innehåll som motsvarar jordens hav, till följd av stötar eller hög solinstrålning, har visat sig producera ett ytmagmahav.

Men – i den nya studien – fann forskarna att magmahavet bara skulle uppstå om planeten hade vad de kallade “en helt konvektiv struktur”. Konvektion är vad som händer i en kastrull med kokande vatten på spisen. Det är rörelsen som sker i en vätska (i detta fall smält sten) när varmare, mindre tätt material stiger och svalare, tätare material sjunker. Den nya studien tyder på att åtminstone vissa TRAPPIST-1-planeter kanske inte är “helt konvektiva”. Selsis sa:

Vi är inte helt nöjda med det konvektiva antagandet. En anledning till detta är att det i mycket djupa atmosfärer kommer att finnas lite ljus som når ytan. Förmodligen inte tillräckligt för att driva konvektion.

Utan det “fullständigt konvektiva” antagandet – i den nya beräkningsmodellen som används av dessa forskare – borde ytorna på vissa TRAPPIST-1-världar förbli tillräckligt svala för att vatten ska finnas kvar.

Specifikt, även om beboeliga förhållanden verkar osannolikt för de två innersta planeterna, TRAPPIST-1 b och TRAPPIST-1 c, kan det fortfarande vara möjligt på andra planeter längre från stjärnan.

TRAPPIST-1: Strålande sol på orange himmel, med 7 små planeter som flyter nära den.
Se större. | Detta är en konstnärsillustration av de 7 steniga planeterna i jordens storlek i TRAPPIST-1-systemet. Bild via NASA/ESO.

Väntar på fler resultat från Webb

Så i huvudsak är forskare överens om att TRAPPIST-1-planeterna började varmare och mer utstrålade än de är idag. Men den nya studien visar att de kanske inte har blivit det också varmt för att vara obeboeligt.

Forskare förlitar sig på NASA:s rymdteleskop James Webb för att ge några ytterligare insikter. En av rymdteleskopets huvudsakliga användningsområden är att studera exoplaneternas atmosfärer och leta efter tecken på liv någon annanstans i universum.

Det ska bli väldigt intressant att se vad Webb visar!

Sammanfattning: I en ny studie säger astronomer att åtminstone några av de sju TRAPPIST-1 exoplaneterna i jordstorlek kan vara beboeliga nu, även om de inte började på det sättet.

Källa: Ett kallt, förrymt växthus utan magmahav på ytan

Läs mer på Space.com

Läs mer: Wow! Nästa TRAPPIST-1 har 7 planeter

Läs mer: TRAPPIST-1-världar sannolikt mark- och vattenrika

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *