В TRAPPIST-1 находится самая большая группа планет размером примерно с Землю, когда-либо обнаруженных в одной звездной системе. Эти семь скалистых планет, расположенных на расстоянии около 40 световых лет от Земли, являются примером огромного разнообразия планетных систем, которые заполняют Вселенную.
Некоторые из этих планет известны с 2016 года, когда ученые объявили, что они обнаружили три планеты вокруг звезды TRAPPIST-1 с помощью малого телескопа Transiting Planets and Planetesimals (TRAPPIST) в Чили. Последующие наблюдения космического телескопа «Спитцер» НАСА в сотрудничестве с наземными телескопами подтвердили наличие двух исходных планет и обнаружили еще пять.
Все семь планет TRAPPIST-1, которые находятся так близко к своей звезде, что они вписываются в орбиту Меркурия, были обнаружены с помощью метода транзита: ученые не могут видеть планеты напрямую (они слишком малы и тусклы по сравнению со звездой), поэтому они ищут провалы в яркости звезды, возникающие при пересечении планет перед ней.
Неоднократные наблюдения за падением звездного света в сочетании с измерениями времени обращения планет по орбите позволили астрономам оценить массы и диаметры планет, которые, в свою очередь, использовались для расчета их плотности. Предыдущие расчеты определили, что планеты примерно равны размеру и массе Земли и, следовательно, также должны быть каменистыми или земными, в отличие от планет с преобладанием газа, таких как Юпитер и Сатурн.
Чем точнее ученые знают плотность планеты, тем больше ограничений они могут наложить на ее состав. Плотность восьми планет в нашей солнечной системе сильно различается. Гиганты с преобладанием газа — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — большие, но гораздо менее плотные, чем четыре земных мира, потому что они состоят в основном из более легких элементов, таких как водород и гелий. Но даже они демонстрируют некоторое разнообразие плотности, которая определяется как составом планеты, так и сжатием из-за гравитации самой планеты. Вычитая эффект гравитации, ученые могут вычислить так называемую несжатую плотность планеты и узнать больше о ее составе.
Семь планет TRAPPIST-1 имеют схожие плотности — значения различаются не более чем на 3%. Это отличает эту систему от нашей. Разница в плотности между планетами TRAPPIST-1 и Землей и Венерой может показаться небольшой — около 8%, но в планетарном масштабе она значительна. Например, один из способов объяснить, почему планеты TRAPPIST-1 менее плотные, заключается в том, что они имеют такой же состав, что и Земля, но с меньшим процентным содержанием железа — около 21% по сравнению с 32% на Земле
В качестве альтернативной теории — железо на планетах TRAPPIST-1 может быть насыщено кислородом, образуя оксид железа или ржавчину. Дополнительный кислород уменьшил бы плотность планет. Поверхность Марса приобретает красный оттенок из-за оксида железа, но имеет ядро, состоящее из неокисленного железа. Если бы более низкая плотность планет TRAPPIST-1 была полностью вызвана окисленным железом, планеты должны были бы быть полностью ржавыми и не могли иметь твердых железных ядер.
Команда также изучила, может ли поверхность каждой планеты быть покрытой водой, которая даже легче, чем ржавчина, и которая может изменить общую плотность планеты. Если бы это было так, вода должна была бы составлять около 5% общей массы четырех внешних планет. Для сравнения, вода составляет менее одной десятой процента от общей массы Земли.
Поскольку они расположены слишком близко к своей звезде, чтобы вода могла оставаться жидкостью в большинстве случаев, трем внутренним планетам TRAPPIST-1 потребуется горячая и плотная атмосфера, подобная Венере, так что вода может оставаться связанной с планетой в виде пара. Это объяснение кажется менее вероятным, потому что было бы совпадением, если бы на всех семи планетах было достаточно воды, чтобы иметь такую одинаковую плотность.
Читать также:
Спутник Сатурна Титан удивительно похож на Землю. Какие у человечества на него планы?
Аборты и наука: что будет с детьми, которых родят.
Треть переболевших COVID-19 возвращаются в больницу. Каждый восьмой умирает.
Ученые советуют колонизировать карликовую планету Церера. Что в ней интересного?