Мощные частицы и приливные силы могут влиять на внеземную жизнь
С момента открытия в 2016 году система TRAPPIST-1, где семь планет земного размера обращаются вокруг холодной звезды, вызывает интерес у учёных. Три планеты находятся в обитаемой зоне, где на поверхности может существовать жидкая вода. Однако два новых исследования учёных из Лаборатории Луны и планет Университета Аризоны могут заставить астрономов пересмотреть границы обитаемой зоны для TRAPPIST-1.
Планеты в обитаемой зоне, вероятно, сталкиваются с серьёзным препятствием для жизни: потоками высокоэнергетических частиц, испускаемых звездой. Впервые команда учёных под руководством Федерико Фраскатти из Центра астрофизики | Гарвард и Смитсоновского института рассчитала интенсивность бомбардировки этими частицами.
Параллельно аспирант Хэмиш Хэй обнаружил, что гравитационное взаимодействие планет TRAPPIST-1 друг с другом вызывает приливы на их поверхностях. Это может приводить к вулканической активности или нагреву океанов под ледяной коркой на планетах, которые в остальном слишком холодны для жизни.
Обе работы — Фраскатти и Хэя («Приливы между планетами TRAPPIST-1») — недавно опубликованы в Astrophysical Journal.
Мощные протоны
Звезда системы, TRAPPIST-1A, меньше, менее массивна и на 6000 градусов по Фаренгейту холоднее нашего Солнца (10000°F). Она также чрезвычайно активна, то есть испускает огромное количество высокоэнергетических протонов — тех же частиц, что вызывают полярные сияния на Земле.
Моделирование показало, что четвёртая планета — самая внутренняя в обитаемой зоне TRAPPIST-1 — может подвергаться мощной бомбардировке протонами.
«Поток этих частиц в системе TRAPPIST-1 может быть в миллион раз больше, чем поток частиц на Земле», — сказал Фраскатти.
Это стало неожиданностью, несмотря на близость планет к звезде. Частицы переносятся магнитными полями, а поле TRAPPIST-1A плотно закручено вокруг звезды. Однако вспышки на звезде создают турбулентность в магнитном поле, позволяя протонам улетать от звезды. При наиболее вероятной конфигурации поля энергичные протоны будут попадать прямо на поверхность четвёртой планеты, где могут разрушать сложные молекулы, необходимые для жизни, или, возможно, служить катализаторами для их создания.
Магнитное поле, способное защитить планету от таких протонов, должно быть в сотни раз мощнее земного. Однако это не обязательно означает гибель для жизни в системе TRAPPIST-1.
Планеты, вероятно, находятся в приливном захвате (одна сторона всегда обращена к звезде). «Возможно, ночная сторона всё ещё достаточно тёпла для жизни и не подвергается бомбардировке радиацией», — отметил Бенджамин Рэкхем, не участвовавший в исследованиях.
Океаны также могут служить защитой, поглощая частицы до того, как они разрушат «кирпичики жизни». Приливы в этих океанах и даже в горных породах планет могут иметь и другие последствия для жизни.
Гравитационное взаимодействие
В системе TRAPPIST-1 планеты расположены так близко друг к другу, что могут вызывать приливы друг на друге, подобно тому как Луна действует на Землю. Деформация планеты от приливов создаёт внутреннее трение и нагрев.
Расчёты Хэя показывают, что две внутренние планеты системы подходят достаточно близко, чтобы вызывать на друг друге мощные приливы. Последующий приливный нагрев может быть достаточно сильным для поддержания вулканической активности, которая, в свою очередь, способна поддерживать атмосферу. Это могло бы переносить тепло на слишком холодную ночную сторону планет.
Шестая планета системы, TRAPPIST-1g, испытывает приливное воздействие как от звезды, так и от других планет. Это единственная планета в системе, где приливный нагрев от соседних планет сравним с нагревом от центральной звезды. Если TRAPPIST-1g является океаническим миром (как Европа или Энцелад), приливный нагрев может поддерживать температуру её вод.
Системы с красными карликами (M-карликами), такие как TRAPPIST-1, — лучшая возможность для поиска жизни вне Солнечной системы. Исследования Фраскатти и Хэя помогут учёным определить, как изучать эту систему в будущем.
«Нам нужно действительно понять пригодность этих систем для жизни, и потоки энергичных частиц, и приливный нагрев — важные факторы, которые необходимо учитывать», — заключил Рэкхем.