Система TRAPPIST-1, открытая в 2016 году, включает семь каменистых планет, вращающихся вокруг одной звезды на расстоянии 40 световых лет от Земли. Планета TRAPPIST-1e особенно интересна ученым, поскольку находится в теоретической «обитаемой зоне» — на оптимальном расстоянии от звезды, где температура позволяет существовать жидкой воде. Но для сохранения воды в жидком состоянии планете необходима атмосфера, иначе она мгновенно испарится в космос.
Планета в 40 световых годах от Земли может иметь атмосферу, пригодную для жизни
Астрономы из Университета Сент-Эндрюс в Шотландии с помощью космического телескопа Джеймс Уэбб обнаружили возможные признаки азотной атмосферы на экзопланете TRAPPIST-1e, что повышает вероятность существования на ней жидкой воды и потенциально жизни.
Реконструкция TRAPPIST-1e (на переднем планете) и родительской звезды TRAPPIST-1. NASA / ESA / CSA / STScI / Joseph Olmsted
Атмосфера Земли состоит на 78% из азота и на 21% из кислорода и некоторых других газов, в том числе аргона и углекислого газа. Азот является основным компонентом земной атмосферы, но если бы телескоп, подобный Джеймсу Уэббу смотрел на Землю с расстояния в 40 световых лет, он бы увидел кислород, а вот азот он бы и не увидел, потому что азот неразличим в инфракрасном спектре, в котором работает телескоп.
Астрономы использовали телескоп Джеймс Уэбб для наблюдения четырех «транзитов» TRAPPIST-1e — моментов, когда планета проходила перед своей звездой. Телескоп не видел атмосферу напрямую, а измерял поглощение света планетой, анализируя спектральные характеристики: различные молекулы газа создают характерные «отпечатки» в световом спектре. Результаты двух исследований, опубликованных в журнале Astrophysical Journal Letters, представляют важный шаг в поиске внеземной жизни.
Реконструкция TRAPPIST-1e.
Признаки атмосферы
Исследователи не обнаружили признаков атмосферы, богатой водородом или углекислым газом, но возможно присутствие азота. Это крайне важно, поскольку атмосфера Земли содержит высокие концентрации этого газа.
Но есть тонкий момент. Астрономы не увидели азот напрямую. Они пришли к выводу о возможном присутствии азота методом исключения. Если бы на TRAPPIST-1e была атмосфера, богатая водородом или углекислым газом, телескоп зафиксировал бы характерные спектральные сигнатуры этих газов, — они хорошо поглощают свет в инфракрасном диапазоне. Но таких сигналов не было обнаружено.
Сравнение размеров, плотности и освещенности планет системы TRAPPIST-1 с планетами Солнечной системы. Зеленым цветом выделена зона обитаемости.
При этом данные показали, что планета все-таки имеет атмосферу, а не является «голой скалой». Поскольку водород и CO₂ были исключены, а атмосфера есть, ученые предположили, что она может состоять из азота, ведь азот не дает сильных спектральных линий и остается «невидимым». Но это косвенный метод, поэтому задача еще не решена.
Подтверждение наличия атмосферы потребует дополнительных наблюдений. Астрономы планируют изучить TRAPPIST-1e во время 15 дополнительных транзитов в ближайшие годы, а также исследовать три другие планеты системы.