Шёпот далёкой планеты: загадочный сигнал напоминает о возможности второй Земли

Астрономы получили первые намёки на то, что на одной из ближайших экзопланет может существовать атмосфера. Речь идёт о TRAPPIST-1e — каменистой планете в системе красного карлика всего в 40 световых годах от нас. Исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal Letters, основано на наблюдениях телескопа "Джеймс Уэбб" и может стать историческим шагом в поисках "второй Земли".

Первые признаки воздуха

До сих пор у планет, открытых в системе TRAPPIST-1, не удавалось выявить убедительные признаки атмосферы. Но четыре транзитных наблюдения в 2023 году показали: у TRAPPIST-1e нет лёгкой водородной оболочки, характерной для газовых гигантов. Это уже важный вывод, ведь такие атмосферы непригодны для жизни. Остаётся возможность, что у планеты есть вторичная атмосфера из более тяжёлых газов: азота, метана или углекислого газа.

"Если мы предположим, что на планете есть воздух, сможем ли мы определить различные сценарии развития атмосферы?" — сказала научный сотрудник MIT Ана Глидден.

Красный карлик как испытание

Главная сложность поиска атмосферы связана не столько с самой планетой, сколько с её звездой. TRAPPIST-1 — активный красный карлик, поверхность которого усеяна пятнами и вспышками. Эти процессы искажают данные и могут маскироваться под атмосферные сигналы. Чтобы справиться с этим, команда использовала гауссовские процессы — статистический метод, позволяющий отделить шум звезды от потенциального сигнала планеты.

Две версии: атмосфера или пустота

После года анализа у учёных осталось два правдоподобных сценария:

• TRAPPIST-1e имеет атмосферу из тяжёлых газов.

• Это голая каменистая планета без какой-либо оболочки.

Пока данных недостаточно, чтобы выбрать окончательный вариант.

Почему это важно

TRAPPIST-1e немного меньше Земли, но получает почти столько же энергии от своей звезды. Планета, скорее всего, приливно захвачена: одна сторона всегда освещена, а другая погружена во тьму. Если атмосфера существует, она может перераспределять тепло, сглаживая экстремальные перепады температур. Это критический фактор для появления жидкой воды — главного признака обитаемости.

"Самая захватывающая возможность заключается в том, что у TRAPPIST-1e может быть так называемая вторичная атмосфера, содержащая тяжёлые газы, такие как азот", — отметил астроном Райан Макдональд из Сент-Эндрюсского университета.

Сравнение с соседями

Новая стратегия наблюдений

Команда планирует провести ещё 15 транзитных наблюдений до конца 2025 года. Это увеличит точность данных и позволит подтвердить или опровергнуть наличие атмосферы. При этом TRAPPIST-1b будет использоваться как "контрольная" планета: у неё атмосферы нет, поэтому все различия можно будет отнести именно к TRAPPIST-1e.

"Любое избыточное поглощение газов, наблюдаемое только во время прохождения TRAPPIST-1e, будет вызвано исключительно атмосферой планеты", — пояснил Макдональд.

Советы шаг за шагом: как учёные ищут жизнь

1. Наблюдают транзиты планет через телескоп JWST.

2. Измеряют спектр звёздного света с его малейшими изменениями.

3. Сравнивают данные с моделями разных атмосфер.

4. Исключают шум от звезды статистическими методами.

5. Повторяют измерения десятки раз для повышения надёжности.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: делать выводы по малому количеству транзитов.

• Последствие: ложные интерпретации данных.

• Альтернатива: долгосрочные наблюдения и контрольные сравнения.

• Ошибка: недооценивать влияние красного карлика.

• Последствие: спутать активность звезды с признаками атмосферы.

• Альтернатива: применять методы фильтрации и гауссовские процессы.

А что если…

Если у TRAPPIST-1e действительно есть атмосфера, это станет первым подтверждением наличия плотной оболочки у каменистой планеты в обитаемой зоне. Такой результат изменит наше понимание частоты обитаемых миров во Вселенной. Но если атмосферы нет, это тоже важно: тогда условия вблизи красных карликов оказываются менее благоприятными для жизни.

Плюсы и минусы открытия

FAQ

Почему именно TRAPPIST-1e?
Она находится в обитаемой зоне и близка к размерам Земли.

Как телескоп фиксирует атмосферу?
Через транзитную спектроскопию — анализ света, проходящего через атмосферу.

Когда будут окончательные результаты?
После завершения серии наблюдений к концу 2025 года.

Мифы и правда

• Миф: TRAPPIST-1e уже доказано имеет атмосферу.
  Правда: пока это лишь вероятность, нужны дополнительные транзиты.

• Миф: наличие атмосферы автоматически значит жизнь.
  Правда: атмосфера может быть и из углекислого газа, без признаков биологии.

• Миф: JWST видит поверхность планет.
  Правда: он фиксирует только спектры и изменения света.

3 интересных факта

1. Система TRAPPIST-1 включает семь планет, четыре из них — в обитаемой зоне.

2. TRAPPIST-1e немного меньше Земли, но получает схожее количество энергии.

3. Планета, вероятно, обращена к звезде одной стороной.

Исторический контекст

Поиски экзопланет стартовали в 1990-х годах. Сначала открывали лишь газовые гиганты. Затем телескоп "Кеплер" доказал: каменистые миры встречаются часто. Но вопрос об их атмосферах оставался открытым. TRAPPIST-1e может стать первой планетой за пределами Солнечной системы, где учёные найдут убедительные доказательства наличия плотной оболочки.