I februar 2017 annoncerede astronomer fra European Southern Observatory (ESO) opdagelsen af syv stenede planeter omkring den nærliggende stjerne TRAPPIST-1. Ikke kun blev dette det største antal jordlignende planeter opdaget i et enkelt stjerne-system til dags dato, nyhederne blev også styrket af det faktum, at tre af disse planeter blev fundet at bane i stjernens beboelige zone.
Siden den tid er der udført flere undersøgelser for at konstatere sandsynligheden for, at disse planeter faktisk er beboelige. Tak til et internationalt team af forskere, der brugte Hubble-rumteleskop for at studere systemets planeter, har vi nu de første ledetråde til, om der findes vand (en nøgleingrediens i livet, som vi kender det) på nogen af TRAPPIST-1s stenede verdener.
Holdets undersøgelse med titlen "Temporal Evolution of the High-Energy Bestråling og vandindhold i TRAPPIST-1 Exoplanets", dukkede for nylig op på Hubble websted. Ledet af den schweiziske astronom Vincent Bourrier fra Observatoire de l’Université de Genève, stod teamet på Hubbles Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) for at studere mængden af ultraviolet stråling, som hver af TRAPPIST-1-planeterne modtager.
Som Bourrier forklarede i en Hubble-pressemeddelelse, hjalp dette dem med at bestemme vandindholdet i systemets syv planeter:
”Ultraviolet stråling er en vigtig faktor i den atmosfæriske udvikling af planeter. Som i vores egen atmosfære, hvor ultraviolet sollys bryder molekyler fra hinanden, kan ultraviolet stjernelys bryde vanddamp i eksoplaneternes atmosfærer til brint og ilt. ”
Hvordan ultraviolet stråling interagerer med en planetens atmosfære er vigtig, når det gælder vurderingen af en planets potentielle beboelighed. Mens UV-stråling med lavere energi forårsager fotodissociation, en proces, hvor vandmolekyler nedbrydes til ilt og brint, ekstreme ultraviolette stråler (XUV-stråling) og røntgenstråler får den øvre atmosfære af en planet til at varme op - hvilket får brint og ilt til flugt.
Da brint er lettere end ilt, går det lettere tabt i rummet, hvor dets spektre kan observeres. Det var netop, hvad Bourrier og hans team gjorde. Ved at overvåge TRAPPIST-1-planets spektre for tegn på brinttab var teamet effektivt i stand til at måle deres vandindhold. Hvad de fandt, var, at UV-strålingen udsendt af TRAPPIST-1 antyder, at dens planeter kunne have mistet en hel del vand i løbet af deres historie.
Tabene var mest alvorlige for de inderste planeter - TRAPPIST-1b og 1c - som modtager mest UV-stråling fra deres stjerne. Faktisk vurderer teamet, at disse planeter kunne have mistet mere end 20 vandhav i jordhavene i løbet af systemets historie - hvilket skønnes at være mellem 5,4 og 9,8 milliarder år gamle. Med andre ord, disse indre planeter ville være knogletørre og absolut bestemt sterile.
Imidlertid antyder de samme fund også, at systemets ydre planeter har mistet markant mindre vand over tid, hvilket kan betyde, at de stadig besidder rigelige mængder på deres overflader. Dette inkluderer de tre planeter, der er inden for stjernens beboelige zone - TRAPPIST-1e, f og g - hvilket indikerer, at disse planeter trods alt kunne være beboelige.
Disse fund styrkes af det beregnede vandtab og geofysiske frigivelseshastigheder, hvilket også favoriserer tanken om, at de mere massive og yderste planeter har tilbageholdt det meste af deres vand over tid. Disse fund er meget betydningsfulde, idet de yderligere demonstrerer, at atmosfærisk flugt og udvikling er tæt knyttet til planeterne i TRAPPIST-1-systemet.
Resultaterne er også opmuntrende, da tidligere undersøgelser, der betragtede atmosfæretab i dette system, malede et temmelig dybt billede. Disse inkluderer dem, der indikerede, at TRAPPIST-1 oplever for meget bluss, at selv rolige røde dværge udsætter deres planeter for intens stråling over tid, og at afstanden mellem TRAPPIST-1 og dens respektive planeter ville betyde, at solvinden ville blive afsat direkte på deres atmosfærer.
Med andre ord rejser disse undersøgelser tvivl om, hvorvidt stjerner, der kredser om M-typen (rød dværg) stjerner ville være i stand til at bevare deres atmosfære over tid - selvom de havde en jordlignende atmosfære og magnetosfære. Ligesom Mars indikerede denne forskning, at atmosfærisk stripping forårsaget af solvind vil uundgåeligt gøre deres overflader kolde, udtørrede og livløse.
Kort sagt, dette er et af de få gode nyheder, vi har modtaget, siden eksistensen af syv planeter i TRAPPIST-1-systemet (og tre potentielt beboelige) først blev annonceret. Det er også en positiv indikation for så vidt angår anvendeligheden af røde dværgstjernesystemer. I de senere år har mange af disse imponerende eksoplanetfund fundet sted omkring røde dværgstjerner - dvs. Proxima b, LHS 1140b, Gliese 581g, Gliese 625b og Gliese 682c.
I betragtning af antallet af stenede planeter, der er blevet påvist, der kredser om denne type stjerne - og det faktum, at de er de mest almindelige i universet (tegner sig for 70% af stjernerne i Mælkevejen alene) - vel vidende at de kunne understøtte beboelige planeter er bestemt velkommen! Men selvfølgelig understreger Bourrier og hans kolleger, at undersøgelsen ikke er afgørende, og at der er behov for yderligere forskning for at afgøre, om nogen af TRAPPIST-1-planeterne faktisk er vandige.
Som Bourieer angav, vil dette sandsynligvis involvere næste generations teleskoper:
”Mens vores resultater antyder, at de ydre planeter er de bedste kandidater til at søge efter vand med det kommende James Webb-rumteleskop, fremhæver de også behovet for teoretiske studier og komplementære observationer på alle bølgelængder for at bestemme arten af TRAPPIST-1-planeterne og deres potentielle beboelsesevne. ”
Klippefulde planeter omkring den mest almindelige type stjerne, potentialet for at tilbageholde vand og 1 milliard potentielle planeter alene i Mælkevejen Galaxy. En ting er helt sikkert: James Webb-rumteleskopet vil have sine hænder fulde, når det er udsendt i oktober 2018!
Og sørg for at tjekke også denne animation af TRAPPIST-1-systemet med tilladelse fra L. Calçada og ESO:
