Отново сме сами: един от основните кандидати за обитаемост отпадна от надпреварата

Телескопът е приел звездния шум за атмосфера на планетата.

Една от най-обещаващите „втори Земи“ отново се изплъзва на астрономите. Новите наблюдения на TRAPPIST-1e първоначално сякаш подсказваха за атмосфера, способна да задържа течна вода, а оттам и потенциален живот, но сега все повече доказателства сочат, че учените може би са объркали обикновения звезден шум със сигнала на планетата.

TRAPPIST-1e е една от седемте екзопланети с размерите на Земята, които обикалят плътно около студеното червено джудже TRAPPIST-1 на разстояние около 40 светлинни години от нас. Тя прави своя оборот в т.нар. обитаема зона, където температурата теоретично позволява наличието на вода в течно състояние. Но това е възможно само ако планетата има достатъчно плътна атмосфера. Първите наблюдения на космическия телескоп „Джеймс Уеб“ (JWST) дадоха надежда: спектърът показа слаби следи от метан – газ, който на Земята се свързва с живите организми и сложната химия, а в атмосферата на спътника на Сатурн Титан играе ключова роля.

Сега изследователите започнаха да проявяват все по-голяма предпазливост по отношение на тези ранни открития.

„Според нашите най-нови резултати съобщените по-рано несигурни намеци за атмосфера е по-вероятно да са по-скоро шум от звездата домакин, отколкото сигнал от планетата“, казва Сукрит Ранджан, доцент в Лунната и планетарна лаборатория на Университета в Аризона. – Това обаче не означава, че TRAPPIST-1e със сигурност няма атмосфера, просто се нуждаем от повече данни.“

В новата работа учените използват подробно компютърно моделиране, за да проверят дали TRAPPIST-1e може изобщо да притежава богата на метан атмосфера, подобна на тази на Титан. Изчисленията показаха, че на планета в близост до малко, но активно червено джудже метанът би се разпаднал много по-бързо, отколкото на Титан, и твърде бързо, за да има време каквито и да било реалистични геоложки процеси да го попълнят.

Тези открития допълват две изследвания, публикувани през септември, базирани на данни от JWST за 2023 г. Тогава инструментът NIRSpec проследи четири транзита на TRAPPIST-1e, докато планетата преминаваше през диска на своята звезда, и регистрира фини промени в светлинния спектър. На пръв поглед те съответстваха на атмосфера, в която преобладават азот и метан и почти няма въглероден диоксид, което изключваше варианти, подобни на тези на Венера или Марс.

От транзит до транзит обаче сигналът забележимо „плуваше“ и това веднага подсказа намесата на самата звезда. TRAPPIST-1 е по-малка, по-студена и много по-слаба от Слънцето, а атмосферата ѝ е достатъчно хладна, за да позволи образуването на молекули като метан. Ето защо ключовият въпрос, който Ранджан формулира, е: „Виждаме намеци за метан, но дали те са свързани с атмосферата на планетата или с атмосферата на звездата?“

В своята научна работа екипът оценява колко дълго изобщо може да оцелее метанът в околната среда на TRAPPIST-1e .За Титан продължителността на живота на метана се оценява на 10-100 милиона години. За TRAPPIST-1e изчисленията дават около 200 000 години. Планетата получава много по-сурова ултравиолетова радиация и молекулите на метана там би трябвало да се разпадат хиляди пъти по-бързо.

От това следва неприятният извод: вероятността планетата да попадне в кратка „метанова фаза“ е изключително малка, освен ако метанът не се попълва с огромна, почти непрекъсната скорост. За да поддържа нива, сравними с тези на Титан, TRAPPIST-1e би трябвало да произвежда метан много по-активно от спътника на Сатурн. Това би означавало непрекъснат глобален вулканизъм, катастрофални изригвания от ледената вътрешност и постоянно обновяване на повърхността. Дори и при най-щедрите предположения подобни сценарии не могат да обяснят необходимото количество газ.

В резултат на това авторите заключават, че предпазливите „намеци“ за метан в данните от JWST се обясняват много по-логично с особеностите на самата звезда и ограниченията на измерванията, отколкото с екзотичната геология на планетата. За да се изяснят нещата окончателно, са необходими по-строги анализи и нови наблюдения. И преди изобщо да се говори за живот, учените трябва да отговорят на един основен въпрос: дали TRAPPIST-1e изобщо има атмосфера.

„Основната теза за TRAPPIST-1e е: ако има атмосфера, тя е потенциално обитаема“, казва Ранджан. – Но сега въпросът от първостепенно значение е друг: съществува ли изобщо атмосфера?“

Въпреки тези съмнения TRAPPIST-1e остава един от най-интересните кандидати за обитаем свят извън Слънчевата система. Само че тук телескопът „Джеймс Уеб“ работи на предела на възможностите си: той е проектиран преди откриването на първите екзопланети и атмосферите на планети с размерите на Земята са изключително трудна цел за него.

Бъдещите инструменти ще помогнат за изясняване на объркващия сигнал. През 2026 г. НАСА планира да изстреля мисията Pandora, която ще наблюдава едновременно звездите и техните планети, което ще ѝ даде възможност да отдели по-добре приноса на звездата от особеностите на атмосферите на екзопланетите.

Екипът на Ранджан подготвя и рядка серия от „двойни“ наблюдения, когато TRAPPIST-1e и най-близката до звездата планета TRAPPIST-1b ще преминат почти едновременно през диска на светилото. От предишните данни знаем, че TRAPPIST-1b няма атмосфера. Сравнявайки нейния „чист“ сигнал със сигнала от TRAPPIST-1e, учените се надяват да разберат кои характеристики принадлежат на самата звезда и кои евентуално са свързани с атмосферата на планетата.

„Тези наблюдения ще ни дадат възможност да отделим това, което прави звездата, от това, което се случва в атмосферата на планетата, ако тази атмосфера съществува“,

заключава Ранджан.

Статията с резултатите е публикувана в The Astrophysical Journal Letters.