Жизнь в системе TRAPPIST-1 существует благодаря вулканам
Система TRAPPIST-1 с семью землеподобными планетами будоражит воображение астрономов с момента её открытия в 2016 году. Напомним, что у этого светила обнаружено семь миров, по традиции получивших названия TRAPPIST-1b, TRAPPIST-1с и так далее. Латинские буквы означают порядок открытия, но в данном случае он совпадает с порядком удаления от звезды.
Мы уже писали о том, как астрономы выяснили химический состав и климат этих миров. По предварительным оценкам, существование жидкой воды (и значит, жизни) возможно на поверхности планеты TRAPPIST-1e. А если миры f, g и h имеют достаточно воды, то и там может быть умеренный климат за счёт парникового эффекта (хотя вообще-то они слишком далеки от звезды и вполне могут быть покрыты льдом).
Новые исследования, опубликованные в издании Astrophysical Journal, выявили неожиданные факторы, как угрожающие гипотетической жизни в системе, так и способные её "спасти". В первой работе Хэмиш Хэй (Hamish Hay) и Исаму Мацуяма (Isamu Matsuyama) из Аризонского университета рассчитали, насколько значительны приливные силы между этими планетами и сколько тепла может выделяться в результате их действия.
Поясним, о чём речь. Как известно, сила тяготения зависит от расстояния. Поэтому тело А сильнее притягивает повёрнутую к нему часть тела Б и слабее – противоположную. Этот эффект незаметен, если дистанция между телами много больше их размеров, но в противном случае он приводит к растяжениям и сжатиям в теле Б. Возникающее при этом трение разогревает недра объекта. Именно так, к примеру, возникают знаменитые гейзеры Энцелада.
В системе TRAPPIST-1 планеты расположены очень компактно. Все семь миров, будь они в Солнечной системе, уместились бы внутри орбиты Меркурия. (Заметим, что именно такая близость к звезде и помогает им получать достаточно много тепла от маленького и тусклого красного карлика). Расстояния между соседними планетами TRAPPIST-1 невелики, поэтому их приливное влияние друг на друга может быть значительным.
К слову, это единственный подобный случай из более чем трёх тысяч планетных систем, известных на сегодняшний день. "Это такой уникальный процесс, о котором никто раньше не задумывался в деталях, и удивительно, что такое происходит на самом деле", – признаётся Хэй. Однако, по расчётам авторов, основная доля приливного нагрева экзопланет в этой системе обеспечивается всё-таки за счёт притяжения звезды. Но и влиянием "соседей" пренебрегать тоже не стоит.
В частности, на первых двух планетах системы приливных сил вполне достаточно, чтобы пробудить многочисленные вулканы. А они, в свою очередь, могут подпитывать атмосферу этих миров. Правда, TRAPPIST-1b и TRAPPIST-1с расположены слишком близко к звезде, чтобы средняя температура на них позволяла надеяться на существование жидкой воды. Но это именно тот случай, когда средние значения так же коварны, как и пресловутая "средняя температура по больнице". Дело вот в чём. Все планеты системы находятся так близко к звезде, что гравитация, вероятно, развернула их одной стороной к светилу (подобно тому, как Луна повёрнута одной стороной к Земле).
Такая "односторонность" означает, что в одном полушарии планеты царит вечный день, а в другом – вечная ночь. При этом на дневной стороне слишком жарко, а на ночной слишком холодно. Но атмосфера, организованная вулканами, может спасти положение. В ней должны бушевать ураганные ветры, переносящие тепло из дневного полушария в ночное и, возможно, делающие "страну вечной ночи" достаточно тёплой для развития жизни.
Приливное влияние соседей особенно велико для относительно удалённого от местного солнца мира TRAPPIST-1g. Вклад притяжения планет в его приливной нагрев составляет от двух до двадцати процентов (в зависимости от того, насколько вязко вещество, из которого состоят недра небесного тела). Обнадёживающий результат состоит в том, что такой "печки" вполне достаточно, чтобы вулканы на TRAPPIST-1g могли обеспечивать теплом её гипотетическую жизнь.
Второе исследование сообщает не столь радужные известия. Учёные подсчитали, сколько радиации обрушивается на миры системы из-за активности звезды TRAPPIST-1. Поясним, что на красных карликах часто происходят вспышки, гораздо более мощные, чем на Солнце. Во время этих событий выбрасываются облака протонов и электронов, которые окатывают расположенные на их пути планеты.
"Поток этих частиц в системе TRAPPIST-1 может быть в один миллион раз больше, чем поток частиц в районе Земли", – говорит первый автор статьи Федерико Фраскетти (Federico Fraschetti), также из из Аризонского университета. Такая цифра стала для учёных неожиданностью. Они надеялись, что мощное магнитное поле звезды поможет экзопланетам избежать такого потока радиации.
Поясним, что магнитное поле искривляет траекторию частицы и может загнать её в своего рода ловушку, где она будет циркулировать, не вырываясь наружу. Именно в качестве такого щита работает магнитное поле Земли. Магнитное поле светила TRAPPIST-1 тоже представлялось экспертам достаточно надёжной защитой. Однако в новом исследовании астрономы учли тот факт, что частые вспышки вносят в рисунок магнитных линий хаотичность (турбулентность). Из-за этого протоны и электроны могут "сбегать на волю" и обрушиваться на планеты.
Особенно неприятно, что наиболее вероятная конфигурация поля выводит этот поток радиации прямо на TRAPPIST-1e. А это, как уже говорилось, наиболее перспективный кандидат на звание обитаемого мира. Сможет ли собственное магнитное поле планеты защитить её от этого ливня убийственных частиц? Едва ли. Для этого оно должно быть в сотни раз мощнее земного. Трудно представить себе геологическое строение, превращающее землеподобный мир в столь впечатляющий магнит.
Однако это не означает, что TRAPPIST-1e необитаема. Напомним, что и она тоже должна быть повёрнута к звезде одной стороной. Часть планеты, никогда не видящая солнца, не будет подвергаться и губительной радиационной бомбардировке с его стороны. Кроме того, жизнь от радиации могут защитить и глубокие океаны, если они есть на TRAPPIST-1e.
