Astrofizycy zyskują nowe, fascynujące spojrzenie na egzoplanetę wielkości Ziemi, gdzie teoretycznie może istnieć woda w stanie ciekłym – być może w postaci globalnego oceanu lub rozległej pokrywy lodowej. Kluczem do tej możliwości jest obecność atmosfery, a naukowcy są coraz bliżej rozwikłania tej zagadki dzięki najpotężniejszemu teleskopowi kosmicznemu.
Wykorzystując Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, międzynarodowy zespół badaczy skupił się na planecie TRAPPIST-1e, znanej również jako planeta e. Krąży ona w ekosferze czerwonego karła TRAPPIST-1, co czyni ją szczególnie interesującą w poszukiwaniu życia poza Układem Słonecznym.
Egzoplanety to planety krążące wokół gwiazd innych niż Słońce, a TRAPPIST-1e wyróżnia się tym, że jej temperatura może sprzyjać istnieniu wody w stanie ciekłym – pod warunkiem, że posiada atmosferę. Naukowcy skierowali na ten układ instrument NIRSpec (spektrograf bliskiej podczerwieni) teleskopu Webba. Gdy planeta e przechodzi przed swoją gwiazdą, światło gwiazdowe przenikające przez jej atmosferę (jeśli taka istnieje) jest częściowo pochłaniane. Analiza spadków w widmie światła docierającego do JWST pozwala astronomom zidentyfikować obecne tam substancje chemiczne. Każdy kolejny tranzyt dostarcza więcej danych, precyzując skład atmosfery.
Wstępne wyniki, opublikowane 8 września 2025 roku w dwóch artykułach w czasopiśmie Astrophysical Journal Letters, wskazują na kilka możliwych scenariuszy, w tym istnienie atmosfery.
Dr Hannah Wakeford, profesor nadzwyczajny astrofizyki na Uniwersytecie w Bristolu i wiodący członek zespołu JWST Transiting Exoplanet, która pomogła w zaprojektowaniu obserwacji, skomentowała: To, co odkryliśmy za pomocą JWST podczas pierwszych czterech obserwacji, pomaga udoskonalić wcześniejsze pomiary Hubble’a i wskazuje, że mogą pojawić się ślady atmosfery, ale nie możemy jeszcze wykluczyć, że nie ma tam niczego do wykrycia.
Instrumenty podczerwone JWST dostarczają bezprecedensowych szczegółów, pomagając nam znacznie lepiej zrozumieć, co decyduje o atmosferze i środowisku powierzchniowym planety oraz z czego się one składają. To niezwykle ekscytujące móc uchylić rąbka tajemnicy i odkryć te fascynujące, inne światy, mierząc szczegóły światła gwiazd wokół planet wielkości Ziemi, aby dowiedzieć się, jak to może wyglądać i czy możliwe jest życie na nich. Poprzez staranny proces eliminacji i porównywania odkrywamy nowe, cenne informacje.
Chociaż w przypadku planety e wciąż istnieją różne możliwości, naukowcy są pewni, że planeta ta nie posiada pierwotnej atmosfery.
Współautor obu badań, dr David Grant, były starszy pracownik naukowy na Uniwersytecie w Bristolu, wyjaśnił: „Odkrycia te dodatkowo wykluczają obecność pierwotnej atmosfery wodorowej. Jest to gazowa otoczka, składająca się głównie z wodoru, która otacza planetę we wczesnych stadiach jej formowania. Uważa się, że takie atmosfery są powszechne zarówno dla planet olbrzymów, jak i planet skalistych we wczesnym Układzie Słonecznym.”
Dr Wakeford dodała: Ponieważ TRAPPIST-1 jest bardzo aktywną gwiazdą, z częstymi rozbłyskami, nie dziwi fakt, że ewentualna atmosfera wodorowo-helowa, którą planeta mogła utworzyć, zostałaby zerwana przez promieniowanie gwiazdowe. Wiele planet, w tym Ziemia, po utracie atmosfery głównej tworzy cieńszą atmosferę wtórną. Możliwe, że planeta e nigdy nie była w stanie tego zrobić i nie ma atmosfery wtórnej, ale istnieje również prawdopodobieństwo, że taka atmosfera istnieje.
Obecność atmosfery wtórnej oznacza, że na powierzchni może występować również woda w stanie ciekłym. Jeśli tak jest, naukowcy uważają, że towarzyszyłby temu efekt cieplarniany podobny do tego na Ziemi, w którym różne gazy, zwłaszcza dwutlenek węgla, utrzymują stabilną atmosferę i ciepło planety.
Drugi artykuł szczegółowo opisuje prace nad interpretacją teoretyczną, a główna autorka, dr Ana Glidden, adiunkt w Massachusetts Institute of Technology, wyjaśniła: „Jest to mało prawdopodobne, aby atmosfera planety e była zdominowana przez dwutlenek węgla, tak jak gęsta atmosfera Wenus i cienka atmosfera Marsa. Należy jednak zauważyć, że nie ma bezpośrednich analogii z naszym Układem Słonecznym. TRAPPIST-1 to gwiazda zupełnie inna niż Słońce, a układ planetarny wokół niej również jest zupełnie inny.”
Dr Wakeford dodała: Niewielki efekt cieplarniany może mieć ogromne znaczenie, a nowe pomiary nie wykluczają wystarczającej ilości dwutlenku węgla, aby utrzymać pewną ilość ciekłej wody na powierzchni. Woda w stanie ciekłym mogłaby przybrać formę globalnego oceanu lub pokryć mniejszy obszar planety, gdzie gwiazda znajduje się w stanie wiecznego południa, otoczona lodem. Byłoby to możliwe, ponieważ ze względu na rozmiary planet TRAPPIST-1 i bliskie orbity wokół gwiazdy, wszystkie są pływowo zablokowane, z jedną stroną zawsze zwróconą w kierunku gwiazdy, a drugą w wiecznej ciemności.
Kolejne etapy badań będą obejmować dalsze szczegółowe obserwacje i porównanie danych z innej egzoplanety układu – TRAPPIST-1b, co pozwoli na uzyskanie większej liczby informacji.
Jeden z głównych badaczy zespołu naukowego skupionego na TRAPPIST-1e, dr Néstor Espinoza, astronom i naukowiec misji ds. nauki o egzoplanetach w Space Telescope Science Institute (STScI) w Baltimore w stanie Maryland, powiedział: Podczerwone instrumenty Webba dostarczają nam więcej szczegółów, niż kiedykolwiek wcześniej mieliśmy dostęp, a cztery początkowe obserwacje planety e, które udało nam się przeprowadzić, pokazują nam, z czym będziemy musieli pracować, gdy napłyną pozostałe informacje.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło: Uniwersytet w Bristolu
