Znaleźli drugą Ziemię. Atmosfera uderzająco podobna do naszej
Zapnijcie pasy i przygotujcie się na podróż, która może wywrócić nasz świat do góry nogami. Oto zbliżamy się do odpowiedzi na najważniejsze pytanie w historii ludzkości. Czy jesteśmy sami?
Około 40 lat świetlnych od Ziemi, w gwiazdozbiorze Wodnika, znajduje się TRAPPIST-1, jeden z najbardziej intrygujących układów planetarnych, jakie kiedykolwiek odkryliśmy. To niewielka, chłodna gwiazda typu czerwony karzeł, wokół której krąży co najmniej siedem planet.
Już od momentu odkrycia w 2016 r. system ten rozpalił wyobraźnię naukowców i miłośników kosmosu, bo aż trzy planety znajdują się w tzw. ekosferze, strefie zamieszkiwalnej, czyli w odległości od gwiazdy, która pozwala na istnienie ciekłej wody.
W dwóch oddzielnych artykułach opublikowanych właśnie w czasopiśmie Astrophysical Journal Letters naukowcy rzucili nowe światło na egzoplanetę z tego układu nazwaną TRAPPIST-1e, na której powierzchni może występować woda w stanie ciekłym. Byłoby to możliwe tylko w przypadku obecności atmosfery. Czy to oznacza, że może tam istnieć życie?
Czwarta planeta od gwiazdy
Gdy TRAPPIST-1 został odkryty, wielu badaczy miało nadzieję, że bardzo szybko uda się znaleźć ślady atmosfery na którejś z planet. Szybko jednak przyszło otrzeźwienie. Analizy trzech światów, w tym dwóch znajdujących się w strefie zamieszkiwalnej, nie wykazały żadnych oznak gazowej otoczki. Dla nauki był to spory cios, bo bez atmosfery życie, jakie znamy, jest niemożliwe.
Mimo to nie wszyscy się poddali. Ryan MacDonald z Uniwersytetu w St Andrews w Wielkiej Brytanii i jego zespół od lat skupiają się na TRAPPIST-1e, planecie, która znajduje się dokładnie w środku ekosfery i teoretycznie ma największe szanse, by przypominać Ziemię.
Jest to czwarta planeta w układzie czerwonego karła TRAPPIST-1. Planeta 1e jest szczególnie interesująca, ponieważ teoretycznie jest tam możliwa obecność wody w stanie ciekłym. Jest tylko jeden warunek - planeta musi mieć atmosferę.
Naukowcy przeprowadzili badania egzoplanety TRAPPIST-1e przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST). Jakież było zdumienie i radość badaczy, gdy okazało się, że wstępne wyniki wskazują na możliwość istnienia atmosfery na powierzchni TRAPPIST-1e.
Więcej na Spider's Web:
Długa droga do sukcesu
Naukowcy skierowali potężny instrument NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) teleskopu JWST na układ TRAPPIST, gdy planeta 1e przechodziła przed swoją gwiazdą. Światło gwiazd przechodzące przez atmosferę planety, o ile taka istnieje, zostanie częściowo pochłonięte, a odpowiadające temu zmiany w widmie światła docierające do JWST pozwolą astronomom określić, jakie substancje chemiczne się tam znajdują.
Problem w tym, że czerwone karły takie jak TRAPPIST-1 są chłodniejsze od Słońca, a w ich świetle również występują związki chemiczne m.in. woda, które mogą mylić badaczy. Oddzielenie sygnału planety od „szumów” gwiazdy wymagało opracowania nowych modeli i setek godzin obliczeń.
Zespół spędził ponad rok na skrupulatnej korekcie danych dotyczących zanieczyszczenia gwiazdy, zanim mógł skupić się na atmosferze planety.
Wyniki? Więcej niż obiecujące.
Wygląda na to, że w danych występują pewne nierówności i nieregularności, które, w oparciu o nasze modelowanie atmosferyczne, dobrze pasują do atmosfery bogatej w azot, a potencjalnie także do cząsteczek takich jak metan. Mam nadzieję, że planeta w samym środku ekosfery tej gwiazdy ma naprawdę atmosferę, ponieważ miałoby to niesamowite implikacje dla astrobiologii, naszych poszukiwań życia i możliwości zamieszkania - powiewedział dr Ryan MacDonald, wykładowca planet pozasłonecznych w Szkole Fizyki i Astronomii Uniwersytetu St Andrews, jeden z autorów badania.
Naukowcy twierdzą, że jeśli na powierzchni TRAPPIST-1 e występuje woda w stanie ciekłym, będzie temu towarzyszył efekt cieplarniany w którym różne gazy, szczególnie dwutlenek węgla, utrzymują stabilną atmosferę i ciepło planety.
Atmosfera podobna do ziemskiej?
Jeśli te wyniki się potwierdzą, będzie to ogromny krok w poszukiwaniach życia pozaziemskiego. Atmosfera TRAPPIST-1e przypomina bowiem tę, którą mamy na Ziemi. Obecność metanu czy dwutlenku węgla mogłaby dodatkowo sugerować procesy geologiczne, a być może nawet biologiczne. Kolejnym krokiem będzie oszacowanie temperatury powierzchni planety i sprawdzenie, czy woda mogłaby tam istnieć w stanie ciekłym.
To kluczowe pytanie, bo woda jest podstawowym warunkiem życia, jakie znamy. Jeśli TRAPPIST-1e ją posiada, to nagle z odległej, teoretycznej planety stanie się miejscem, które naprawdę mogłoby podtrzymywać egzystencję organizmów.
Jeszcze za wcześnie na świętowanie
Na razie jednak naukowcy studzą emocje. Dane pochodzą z zaledwie czterech obserwacji wykonanych przez Jamesa Webba. To za mało, by mówić o ostatecznych dowodach. Aby mieć pewność, potrzeba 15 kolejnych pomiarów, które planowane są w najbliższym czasie. Dopiero wtedy będzie można jednoznacznie rozstrzygnąć, czy TRAPPIST-1e faktycznie ma atmosferę, czy jest tylko skalistym, nagim światem.
Jak mówi MacDonald: Musimy zmniejszyć margines błędu. Na razie widzimy coś obiecującego, ale potrzebujemy znacznie więcej danych, by to potwierdzić.
Główna ilustracja: Egzoplaneta TRAPPIST-1 e, wielkości Ziemi, przedstawiona w prawym dolnym rogu, jest widoczna przechodząca przed swoją gwiazdą macierzystą na tej artystycznej wizualizacji układu TRAPPIST-1. Naukowcy nazywają to zjawisko tranzytem, ponieważ pozwala ono na zebranie cennych danych podczas przejścia egzoplanety między gwiazdą a teleskopem, a światło gwiazdy oświetla atmosferę (o ile taka istnieje). Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba NASA przeprowadził wstępne obserwacje planet b, c, d i e podczas ich tranzytów, a kolejne obserwacje planety e są w toku. Chociaż częste rozbłyski gwiazdy utrudniają wykrycie atmosfery, każdy tranzyt dostarcza naukowcom coraz więcej informacji, które pozwalają im uzyskać pełniejszy obraz tych odległych światów. Ilustracja: NASA, ESA, CSA, STScI, Joseph Olmsted (STScI)