Im Februar 2017 kündigten Astronomen des European Southern Observatory (ESO) die Entdeckung von sieben felsigen Planeten um den nahe gelegenen Stern von TRAPPIST-1 an. Dies war nicht nur die größte Anzahl erdähnlicher Planeten, die bisher in einem einzigen Sternensystem entdeckt wurden, die Nachricht wurde auch durch die Tatsache gestützt, dass drei dieser Planeten innerhalb der bewohnbaren Zone des Sterns kreisten.
Seit dieser Zeit wurden mehrere Studien durchgeführt, um die Wahrscheinlichkeit festzustellen, dass diese Planeten tatsächlich bewohnbar sind. Dank eines internationalen Wissenschaftlerteams, das die Hubble-Weltraumteleskop Um die Planeten des Systems zu untersuchen, haben wir jetzt die ersten Hinweise darauf, ob Wasser (ein Schlüsselbestandteil des Lebens, wie wir es kennen) auf einer der felsigen Welten von TRAPPIST-1 existiert oder nicht.
Die Studie des Teams mit dem Titel „Zeitliche Entwicklung der energiereichen Bestrahlung und des Wassergehalts von TRAPPIST-1-Exoplaneten“ erschien kürzlich auf der Hubble Seite? ˅. Unter der Leitung des Schweizer Astronomen Vincent Bourrier vom Observatoire de l'Université de Genève stützte sich das Team auf Hubbles Weltraumteleskop-Bildgebungsspektrographen (STIS), um die Menge an ultravioletter Strahlung zu untersuchen, die jeder der TRAPPIST-1-Planeten empfängt.
Wie Bourrier in einer Hubble-Pressemitteilung erklärte, half dies ihnen, den Wassergehalt der sieben Planeten des Systems zu bestimmen:
„Ultraviolette Strahlung ist ein wichtiger Faktor für die atmosphärische Entwicklung von Planeten. Wie in unserer eigenen Atmosphäre, in der ultraviolettes Sonnenlicht Moleküle zerlegt, kann ultraviolettes Sternenlicht Wasserdampf in der Atmosphäre von Exoplaneten in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegen. “
Wie ultraviolette Strahlung mit der Atmosphäre eines Planeten interagiert, ist wichtig, um die potenzielle Bewohnbarkeit eines Planeten beurteilen zu können. Während UV-Strahlung mit niedrigerer Energie eine Photodissoziation verursacht, bei der Wassermoleküle in Sauerstoff und Wasserstoff zerfallen, erwärmen sich extreme ultraviolette Strahlen (XUV-Strahlung) und Röntgenstrahlen in der oberen Atmosphäre eines Planeten - was zu Wasserstoff und Sauerstoff führt Flucht.
Da Wasserstoff leichter als Sauerstoff ist, geht er leichter in den Weltraum verloren, wo seine Spektren beobachtet werden können. Genau das haben Bourrier und sein Team getan. Durch die Überwachung der TRAPPIST-1-Planetenspektren auf Anzeichen von Wasserstoffverlust konnte das Team ihren Wassergehalt effektiv messen. Was sie fanden, war, dass die von TRAPPIST-1 emittierte UV-Strahlung darauf hindeutet, dass seine Planeten während ihrer Geschichte ziemlich viel Wasser verloren haben könnten.
Die Verluste waren für die innersten Planeten - TRAPPIST-1b und 1c - am schwerwiegendsten, die die meiste UV-Strahlung von ihrem Stern erhalten. Tatsächlich schätzt das Team, dass diese Planeten im Laufe der Systemgeschichte Wasser im Wert von mehr als 20 Erdmeeren verloren haben könnten - das schätzungsweise zwischen 5,4 und 9,8 Milliarden Jahre alt ist. Mit anderen Worten, diese inneren Planeten wären knochentrocken und definitiv steril.
Dieselben Ergebnisse legen jedoch auch nahe, dass die äußeren Planeten des Systems im Laufe der Zeit deutlich weniger Wasser verloren haben, was bedeuten könnte, dass sie auf ihren Oberflächen immer noch reichlich vorhanden sind. Dies schließt die drei Planeten ein, die sich in der bewohnbaren Zone des Sterns befinden - TRAPPIST-1e, f und g -, was darauf hinweist, dass diese Planeten schließlich bewohnbar sein könnten.
Diese Ergebnisse werden durch den berechneten Wasserverlust und die geophysikalischen Wasserfreisetzungsraten gestützt, was auch die Vorstellung begünstigt, dass die massereicheren und äußersten Planeten den größten Teil ihres Wassers im Laufe der Zeit zurückgehalten haben. Diese Ergebnisse sind insofern von großer Bedeutung, als sie weiter zeigen, dass atmosphärische Flucht und Evolution auf den Planeten des TRAPPIST-1-Systems eng miteinander verbunden sind.
Die Ergebnisse sind ebenfalls ermutigend, da frühere Studien, die den atmosphärischen Verlust in diesem System berücksichtigten, ein ziemlich düsteres Bild zeigten. Dazu gehören diejenigen, die darauf hinweisen, dass TRAPPIST-1 zu viel Fackel erfährt, dass sogar ruhige rote Zwerge ihre Planeten im Laufe der Zeit intensiver Strahlung aussetzen und dass die Entfernung zwischen TRAPPIST-1 und seinen jeweiligen Planeten bedeuten würde, dass sich Sonnenwind direkt ablagert ihre Atmosphären.
Mit anderen Worten, diese Studien werfen Zweifel auf, ob Sterne, die Sterne vom M-Typ (Roter Zwerg) umkreisen, ihre Atmosphäre im Laufe der Zeit beibehalten können - selbst wenn sie eine erdähnliche Atmosphäre und Magnetosphäre hätten. Wie der Mars deuteten diese Untersuchungen darauf hin, dass durch Sonnenwind verursachte atmosphärische Abstreifung ihre Oberflächen unweigerlich kalt, ausgetrocknet und leblos machen würde.
Kurz gesagt, dies ist eine der wenigen guten Nachrichten, die wir erhalten haben, seit die Existenz von sieben Planeten im TRAPPIST-1-System (und drei potenziell bewohnbaren) erstmals angekündigt wurde. Dies ist auch ein positiver Hinweis auf die Bewohnbarkeit von Rotzwergsternsystemen. In den letzten Jahren fanden viele dieser beeindruckenden Exoplanetenfunde um rote Zwergsterne statt - d. H. Proxima b, LHS 1140b, Gliese 581g, Gliese 625b und Gliese 682c.
Angesichts der Anzahl der felsigen Planeten, die entdeckt wurden, die diese Art von Stern umkreisen - und der Tatsache, dass sie im Universum am häufigsten vorkommen (70% der Sterne allein in der Milchstraße) -, wissend, dass sie bewohnbare Planeten unterstützen könnten ist auf jeden Fall willkommen! Aber natürlich betonen Bourrier und seine Kollegen, dass die Studie nicht schlüssig ist und weitere Untersuchungen erforderlich sind, um festzustellen, ob einer der TRAPPIST-1-Planeten tatsächlich wässrig ist.
Wie Bourieer angedeutet hat, handelt es sich höchstwahrscheinlich um Teleskope der nächsten Generation:
„Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die äußeren Planeten die besten Kandidaten für die Suche nach Wasser mit dem kommenden James Webb-Weltraumteleskop sind. Sie unterstreichen jedoch auch die Notwendigkeit theoretischer Studien und ergänzender Beobachtungen bei allen Wellenlängen, um die Natur der TRAPPIST-1-Planeten und zu bestimmen ihre potenzielle Bewohnbarkeit. "
Felsige Planeten um die häufigste Art von Sternen, das Potenzial, Wasser zurückzuhalten, und 100 Milliarden potenzielle Planeten allein in der Milchstraße. Eines ist sicher: Das James Webb-Weltraumteleskop wird alle Hände voll zu tun haben, sobald es im Oktober 2018 eingesetzt wird!
Schauen Sie sich auch diese Animation des TRAPPIST-1-Systems an, mit freundlicher Genehmigung von L. Calçada und der ESO:
