Система TRAPPIST-1, открытая в 2017 году командой под руководством астронома Михаэля Жильона из Университета Льеж, включает семь планет размером с Землю, которые вращаются вокруг маломассивной красной карликовой звезды. Эти планеты являются идеальными кандидатами для атмосферных исследований с использованием передовых спектроскопических возможностей космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Недавний анализ самой внутренней планеты, TRAPPIST-1 b, сосредоточился на ее среднеинфракрасных эмиссиях для оценки вероятности наличия атмосферы.
По словам Эльзы Дюкро, соавтора исследования и помощника астронома в CEA Paris, "Планеты, вращающиеся вокруг красных карликов, — это наш лучший шанс впервые изучить атмосферы умеренных скалистых планет, которые получают солнечные потоки между потоками Меркурия и Марса." Планеты TRAPPIST-1 служат идеальной лабораторией для этого важного исследования.
Предыдущие данные на 15 микрон указывали на то, что наличие толстой атмосферы, богатой CO2, маловероятно, что поддерживало модель "голой темной скалы" без атмосферы. Однако новое исследование расширило измерения до 12,8 микрон и объединило эти результаты с комплексными атмосферными и поверхностными моделями.
Пьер Лагаж, соавтор и глава отдела астрофизики в CEA Paris, подчеркнул важность измерений эмиссии для избежания звездной контаминации, проблемы, с которой сталкиваются при транзитной спектроскопии вокруг красных карликов. Он отметил: "Эмиссия быстро стала предпочтительным методом для изучения скалистых экзопланет вокруг красных карликов в течение первых двух лет JWST."
Полученные результаты ставят под сомнение первоначальную модель голой скалы, предлагая два возможных сценария: поверхность, состоящую из ультрамафических пород, или атмосферу, содержащую CO2 и дымку. Наличие дымки может привести к термической инверсии, когда более теплая верхняя атмосфера поглощает солнечный свет, что вызывает вопросы о формировании дымки и стабильности климата.
Доктор Михиел Мин из Нидерландского института космических исследований SRON объяснил: "Эти термические инверсии довольно распространены в атмосферах тел Солнечной системы, возможно, наиболее схожий пример — это туманная атмосфера луны Титана Сатурна." Однако он подчеркнул, что химия атмосферы TRAPPIST-1 b, вероятно, будет значительно отличаться от атмосферы Титана или других скалистых тел Солнечной системы.
Несмотря на возможность существования атмосферы, команда исследователей считает, что сценарий голой скалы остается более вероятным на основе текущих данных. Будущие наблюдения, включая анализ кривых фаз для отслеживания распределения тепла по планете, помогут прояснить ситуацию.
Профессор Михаэль Жильон заявил: "Анализируя эффективность перераспределения тепла на планете, астрономы могут сделать вывод о наличии атмосферы." Если атмосфера существует, тепло должно перераспределяться с дневной стороны планеты на ночную; без атмосферы перераспределение тепла будет минимальным.
Текущий проект Rocky Worlds JWST, который выделяет 500 часов на наблюдение за земными экзопланетами вокруг красных карликов, предоставит дополнительные данные, которые помогут углубить наше понимание TRAPPIST-1 b. Эти результаты будут иметь решающее значение для определения того, имеют ли эти далекие скалистые миры атмосферы или остаются безжизненными, молчаливыми скалами в космосе.