В недавнем исследовании, опубликованном в Astrophysical Journal Letters , международная группа исследователей под руководством Кельнского университета в Германии изучила, как солнечные вспышки, вызванные звездой TRAPPIST-1, могут повлиять на внутренний нагрев ее орбитальных экзопланет.

Это исследование может помочь нам лучше понять, как солнечные вспышки влияют на планетарную эволюцию . Система TRAPPIST-1 представляет собой экзопланетную систему, расположенную примерно в 39 световых годах от Земли, по крайней мере с семью потенциально твердыми экзопланетами на орбите вокруг звезды, масса которой в 12 раз меньше массы нашего Солнца. Поскольку родительская звезда намного меньше нашего собственного Солнца, то орбиты планет в системе TRAPPIST-1 также намного меньше, чем наша собственная Солнечная система. Итак, как это исследование может помочь нам лучше понять потенциальную обитаемость планет в системе TRAPPIST-1?

«Если мы возьмем Землю в качестве отправной точки, геологическая активность сформировала всю поверхность планеты, а геологическая активность в конечном итоге обусловлена ​​планетарным охлаждением», — сказал доктор Дэн Бауэр, геофизик из Центра исследования космоса и обитаемости в США. Бернский университет и соавтор исследования.

«В недрах Земли есть радиоактивные элементы, которые выделяют тепло и позволяют геологическим процессам продолжаться более 4,5 млрд лет. Однако возникает вопрос, всем ли планетам требуются радиоактивные элементы для управления геологическими процессами , которые могут создать пригодную для жизни поверхностную среду, которая позволит развиваться жизни. Хотя некоторые другие процессы могут генерировать тепло внутри планеты, они часто кратковременны или требуют особых обстоятельств, что подтверждает гипотезу о том, что геологическая активность (и пригодная для жизни среда?), возможно, редки».

Что делает это исследование интригующим, так это то, что TRAPPIST-1 известна как звезда М-типа, которая намного меньше нашего Солнца и излучает гораздо меньше солнечной радиации.

«М-звезды (красные карлики) являются наиболее распространенным типом звезд в нашем звездном окружении, и TRAPPIST-1 привлек значительное внимание, поскольку было обнаружено, что вокруг него вращаются семь планет размером с Землю», — пояснил доктор Бауэр.

«В нашем исследовании мы изучили, как звездные вспышки от TRAPPIST-1 повлияли на внутренний тепловой баланс вращающихся планет, и обнаружили, что особенно для ближайших к звезде планет внутренний нагрев из-за омической диссипации от вспышек значителен и может стимулировать геологическую активность. , Кроме того, этот процесс является долгоживущим и может сохраняться в течение геологических временных масштабов, потенциально позволяя поверхностной среде развиваться в сторону обитаемости или проходить через серию пригодных для жизни состояний. Ранее влияние звездных вспышек на обитаемость в основном считалось разрушительными, например, срывая защитную атмосферу, покрывающую планету. Наши результаты представляют другую перспективу, показывая, как вспышки могут на самом деле способствовать созданию пригодной для жизни приповерхностной среды».

Омическое рассеяние, также известное как омические потери, определяется как «потеря электрической энергии из-за преобразования в тепло при протекании тока через сопротивление». По сути, это то, что ученые использовали для расчета количества тепла, которое теряет планета, также известного как планетарное охлаждение, с которым сталкиваются все земные планетарные тела — даже Земля.

Результаты исследования показывают, что планетарного охлаждения, происходящего на планетах TRAPPIST-1, достаточно, чтобы вызвать геологическую активность, что привело бы к более плотной атмосфере. Модели исследователей также предсказывают, что присутствие планетарного магнитного поля может улучшить результаты нагрева.

Недавно космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба провел свои первые наблюдения за системой TRAPPIST-1, обнаружив, что одна из планет в этой системе имеет низкую вероятность наличия водородной атмосферы, как газовые планеты в нашей Солнечной системе. Это может указывать на то, что по крайней мере одна из планет TRAPPIST-1 может обладать атмосферой, более похожей на земную, такой как Земля, Марс и Венера. Учитывая потенциал TRAPPIST-1 в области астробиологии, какие последующие исследования запланированы для этого исследования?

«Есть два очевидных направления, по которым следует идти», — объясняет доктор Бауэр. «Во-первых, в нашем звездном окружении преобладают М-звезды, поэтому наблюдательные кампании могут оценить природу вспышек многих других М-звезд, помимо TRAPPIST-1. Во-вторых, расширенные характеристики планетарной системы TRAPPIST с помощью наблюдений и моделей улучшат наше понимание планетарной Это позволит нам уточнить нашу модель с точки зрения того, есть ли у планет железное ядро ​​и есть ли у них большая земноподобная силикатная мантия».

«Мы планируем провести более детальное физическое моделирование, чтобы лучше понять влияние внутренних магнитных полей», — сказал доктор Александр Грейвер, руководитель младшей исследовательской группы Гейзенберга в Кельнском университете и ведущий автор исследования. «Долгосрочная цель состоит в том, чтобы соединить нашу модель с моделями формирования и эрозии атмосферы».