Februarja 2017 je svet presenetil, ko so izvedeli, da so astronomi - na podlagi podatkov s teleskopa TRAPPIST v Čilu in vesoljskega teleskopa Spitzer - identificirali sistem sedmih skalnih eksoplanetov v sistemu TRAPPIST-1. Kot da to ni dovolj spodbudno za ljubitelje eksoplanetov, je bilo tudi navedeno, da so trije od sedmih planetov krožili v obodnem območju zvezd (tako imenovano "območje Goldilocks").
Od tega časa je bil ta sistem v središču številnih raziskav in nadaljnjih raziskav, da bi ugotovili, ali je kateri od njegovih planetov mogoče bivati ali ne. Za te študije je bilo ključno vprašanje, ali imajo planeti tekočo vodo ali ne. Toda po novi raziskavi skupine ameriških astronomov lahko planeti TRAPPIST dejansko imajo preveč vode, da bi podprli življenje.
Študija z naslovom "Vhodne migracije planetov TRAPPIST-1, kot so izvedene iz sestavkov, bogatih z vodo", se je nedavno pojavila v reviji Naravna astronomija. Študijo je vodil Cayman T. Unterborn, geolog s Šole za raziskovanje zemlje in vesolja (SESE), v njej pa so bili vključeni Steven J. Desch, Alejandro Lorenzo (prav tako s SESE) in Natalie R. Hinkel - astrofizičarka z univerze Vanderbilt , Nashville.
Kot je bilo ugotovljeno, je bilo izvedenih več raziskav, ki so želele ugotoviti, ali bi bil kateri od planetov TRAPPIST-1 lahko bivalni. Medtem ko so nekateri poudarili, da se ne bi mogli dolgo zadržati v svoji atmosferi zaradi dejstva, da krožijo po zvezdi, ki je spremenljiva in nagnjena k utripanju (tako kot vsi rdeči palčki), so druge študije našle dokaze, da bi sistem lahko biti bogat z vodo in idealen za življenjsko izmenjavo.
Za potrebe študije je skupina uporabila podatke predhodnih raziskav, ki so poskušale omejiti maso in premer planetov TRAPPIST-1, da bi izračunale njihove gostote. Veliko tega je nastalo iz nabora podatkov, imenovanega katalog Hypatia (razvil ga je avtor Hinkel), ki združuje podatke iz več kot 150 literarnih virov za določitev zvezdnih številčnosti zvezd v bližini našega Sonca.
S pomočjo teh podatkov je skupina izdelala modele sestavka z masnim polmerom, da bi določila hlapne vsebine vsakega od planetov TRAPPIST-1. Opazili so, da so planeti TRAPPIST tradicionalno lahki za kamnita telesa, kar kaže na veliko vsebnost hlapnih elementov (kot je voda). V podobno svetih nizkih gostotah se hlapna komponenta običajno misli na obliko atmosferskih plinov.
Kot pa je v nedavnem članku o SESE pojasnil Unterborn, so planeti TRAPPIST-1 drugačna stvar:
„[T] he planeti TRAPPIST-1 so premajhni, da bi lahko zadrževali dovolj plina, da bi nadoknadili primanjkljaj gostote. Tudi če bi jim uspeli zadržati plin, bi količina, ki je potrebna za nadomestitev primanjkljaja gostote, naredila planet veliko bolj zabuhlo, kot ga vidimo. "
Zaradi tega sta Unterborn in njegovi sodelavci ugotovili, da mora biti komponenta nizke gostote v tem planetarnem sistemu voda. Skupina je uporabila edinstven programski paket, znan kot ExoPlex, da bi ugotovil, koliko vode je bilo. Ta programska oprema uporablja najsodobnejše kalkulatorje fizike mineralov, ki so ekipi omogočili združevanje vseh razpoložljivih informacij o sistemu TRAPPIST-1 - ne le mase in polmera posameznih planetov.
Ugotovili so, da so notranji planeti (b in c) so bili "bolj suhi" - z manj kot 15 mas.% vode - medtem ko so zunanji planeti (f in g) je imela več kot 50 mas.% vode. Za primerjavo, na Zemlji je le 0,02 mas.% Vode, kar pomeni, da imajo ti svetovi v svojem volumnu ekvivalent stotine oceanov v velikosti Zemlje. V bistvu to pomeni, da imajo planeti TRAPPIST-1 morda preveč vode, da bi podprli življenje. Kot je pojasnil Hinkel:
"Običajno mislimo, da ima tekoča voda na planetu način za začetek življenja, saj je življenje, kakršno poznamo na Zemlji, sestavljeno večinoma iz vode in ga potrebuje za življenje. Vendar planet, ki je vodni svet ali tisti, ki nima površine nad vodo, nima pomembnih geokemičnih ali elementarnih ciklov, ki bi bili nujno potrebni za življenje. "
Te ugotovitve ne kažejo dobro za tiste, ki verjamejo, da so zvezde tipa M najverjetneje kraj planetov v naši galaksiji. Ne le, da so rdeči pritlikavci najpogostejša vrsta zvezde v vesolju, saj predstavljajo samo 75% zvezd v galaksiji Mlečna pot, za nekatere, ki so relativno blizu našega Osončja, pa je bilo ugotovljeno, da jih obkroža en ali več skalnih planetov.
Poleg TRAPPIST-1 ti vključujejo super-Zemlje, odkrite okoli LHS 1140 in GJ 625, tri skalna planeta, odkrita okoli Glieseja 667, in Proxima b - najbližji eksoplanetu našega Osončja. Poleg tega je raziskava, izvedena s spektrografom HARPS na ESO-jevem observatoriju La Silla v letu 2012, pokazala, da bi lahko v Mlečni poti krožilo več milijard skalnih planetov, ki krožijo v območjih, v katerih živijo rdeče pritlikave zvezde.
Na žalost te zadnje ugotovitve kažejo, da planeti sistema TRAPPIST-1 niso naklonjeni življenju. Še več, na njih verjetno ne bi bilo dovolj življenja, da bi ustvarili biosignare, ki bi jih bilo mogoče opaziti v njihovi atmosferi. Poleg tega je ekipa tudi zaključila, da so planeti TRAPPIST-1 morali oblikovati očeta stran od svoje zvezde in se sčasoma selili navznoter.
To je temeljilo na dejstvu, da so bili ledeni planeti TRAPPIST-1 daleč bližje njihovi »ledeni liniji«, kot jo imajo suhi. V katerem koli osončju bodo planeti, ki ležijo znotraj te črte, bolj svetlejši, saj se bo njihova voda uparjala ali kondenzirala, da bi na njihovih površinah tvorila oceane (če je na voljo dovolj atmosfere). Nad to črto bo voda v obliki ledu in se lahko izloči v planete.
Skupina je iz svojih analiz ugotovila, da se morajo planeti TRAPPIST-1 oblikovati onkraj ledene črte in se preseliti proti zvezdi gostiteljici, da prevzamejo svojo trenutno orbito. Ker pa je znano, da so zvezde tipa M (rdeče pritlikavke) po prvi obliki najsvetlejše in se sčasoma zatemnijo, bi se ledena črta premaknila tudi navznoter. Kot je pojasnil soavtor Steven Desch, je od tega, kako daleč bodo planeti migranti, odvisno, ko so se oblikovali.
"Prej so se planeti oblikovali, tem dlje od zvezde so se morali oblikovati, da bi imeli toliko ledu," je dejal. Glede na to, koliko časa trajajo, da se oblikujejo kamniti planeti, je ekipa ocenila, da morajo biti planeti prvotno dvakrat bolj oddaljeni od svoje zvezde kot zdaj. Čeprav obstajajo drugi znaki, da so planeti v tem sistemu sčasoma migrirali, je ta študija prva, ki je količinsko ovrednotila migracijo in uporabila podatke sestave, da bi jo prikazali.
Ta študija ni prva, ki kaže, da so planeti, ki krožijo okoli rdečih pritlikavih zvezd, dejansko "vodni svetovi", kar bi pomenilo, da so kamniti planeti s celinami na svojih površinah razmeroma redka stvar. Hkrati so bile izvedene tudi druge študije, ki kažejo, da se takšni planeti verjetno težko zadržijo v svojih atmosferah, kar kaže na to, da ne bi dolgo ostajali vodni svetovi.
Vendar dokler ne bomo bolje pogledali teh planetov - kar bo mogoče z uvajanjem instrumentov nove generacije (npr. James Webb vesoljski teleskop) - prisiljeni bomo teoretizirati o tem, česar ne vemo, kaj počnemo. S počasnim spoznavanjem več o teh in drugih eksoplanetih se bo izboljšala naša sposobnost določanja, kje naj iščemo življenje zunaj našega Osončja.
