Спрогнозировано наличие океанов на планетах TRAPPIST-1

Ученые Университета Вашингтона спрогнозировали возможность наличия океанов на скалистых планетах системы TRAPPIST-1. Согласно результатам исследования, доступного на сервере препринтов arXiv, лишь внешние планеты могут содержать воду, а остальные ее потеряли в результате звездных ветров от красного карлика.

Известно, что большинство звезд Млечного Пути являются карликами класса M. На примере открытой в 2016 году системы TRAPPIST-1 стало понятно, что вокруг них могут летать множество планет земной группы и очень редко встречаются большие планеты размером с Юпитер. Из-за того, что М-карлики являются маломассивными звездами, в их зону обитаемости, где возможно существование жидкой воды, могут попадать сразу несколько планет. У TRAPPIST-1 в этой зоне располагаются сразу четыре планеты.

Однако М-карлики также характеризуются мощными вспышками, порождающими сильные звездные ветры, которые способны выдувать атмосферы близлежащих планет. Другой проблемой является приливной захват, когда планеты повернуты к родительской звезде всегда одной стороной, в результате чего температура дневной стороны достигает значений, которые гораздо выше температуры испарения воды. Из-за того, что ночная сторона остается холодной, могут возникнуть чрезвычайно мощные ветры.

Ожидается, что экзопланеты вокруг М-карликов будут иметь плотную атмосферу, в которой преобладает абиотический кислород. Ученые приняли во внимание прогнозируемое содержание воды для четырех внешних планет системы TRAPPIST-1 на основе наблюдений телескопа Уэбба, а затем определили первоначальное содержание воды в их ранних атмосферах. Оказалось, что четыре внешние планеты изначально должны были иметь огромное количество воды по сравнению с Землей. Затем на основе этих оценок исследователи представили вероятностные распределения общей потери воды и производства кислорода на всех планетах системы с течением времени, учитывая звездную активность за последние миллиарды лет.

Оказалось, что три внутренние планеты — T1-b, c и d — высыхают при начальном содержании воды меньше 60, 50 и 30 земных океанов соответственно и подвергаются наибольшему риску полной потери атмосферы из-за близости к родительской звезде. На внешних планетах ситуация немногим лучше: T1-e, f, g и h теряют максимум примерно 8, 4,8, 3,4 и 0,8 земного океана соответственно. На внешних планетах, вероятно, больше кислорода, чем на внутренних. Поскольку T1-e, f и g находятся в обитаемой зоне звезды, это интригующий результат.

Авторы отмечают, что если TRAPPIST-1b безвоздушен, а TRAPPIST-1c обладает разреженной кислородной атмосферой, то модели прогнозируют начальное содержание поверхностной воды для этих миров в 8,2 земного океана для этих миров. Это, в свою очередь, означает, что на внешних планетах до сих пор могут существовать океаны. Но даже если TRAPPIST-1c не имеет атмосферы, это не исключает наличие поверхностной воды на внешних планетах.