Планеты в обитаемой зоне системы TRAPPIST-1 могут быть раскалены из-за магнитного поля своей звезды

Об открытии системы TRAPPIST-1 с небольшой звездой и сразу несколькими экзопланетами в потенциально обитаемой зоне в прошлом году писали практически все СМИ, даже те, что не имеют никакого отношения к науке и ее достижениям. Но удивляться здесь не приходится, поскольку у звезды (ее каталожный номер 2MASS J23062928-0502285) в TRAPPIST-1 обнаружено сразу семь экзопланет, три из которых находятся в так называемой потенциально обитаемой зоне. То есть, они удалены от своей звезды на расстояние, оптимальное для существования воды в жидком виде на их поверхности.

Остальные планеты в этой системе находятся вне так называемой зоны обитаемости, так что они либо слишком горячие, либо слишком холодные для существования там воды. Но сразу три планеты, на которых может существовать жизнь — это больше того, что раньше видели ученые в других звездных системах. Появилась надежда на то, что планеты действительно пригодны для обитания.

Правда, вскоре было высказано мнение, что органическая жизнь не может существовать на экзопланетах TRAPPIST-1 из-за активности своей звезды. А сейчас астрономы показали, что все близкие к звезде планеты в этой системе, скорее всего, нагреты до очень высоких температур.

Все дело в магнитном поле звезды. Команда ученых из Европы обнаружила, что магнитное поле TRAPPIST-1 очень сильное. Оно может создавать нечто вроде эффекта микроволновой печи, нагревая планеты, находящиеся рядом до такой степени, что на их поверхности вместо воды плещется лава.

Индукционный нагрев — это то, что мы часто используем на своей планете. Индукционный нагрев — это нагревание материалов электрическими токами, которые индуцируются переменным магнитным полем. Магнитное поле возбуждает возникновение вихревых токов, например, в металлическом изделии. Но то же самое может быть актуальным и для неметаллических объектов, притом весьма крупных.

В нашей Солнечной системы такой опасности нет, поскольку планеты и их спутники достаточно далеко расположены от источников мощного магнитного излучения, которое может спровоцировать нагрев. Это, в частности, актуально для нашей системы — ни для одной из ее планет такой угрозы нет. Зато эта ситуация нередко встречается в других системах, где планеты находятся гораздо ближе к своей звезде, чем в Солнечной системе.

Для того, чтобы индукционное нагревание работало, магнитное поле должно часто изменяться. Нагрев планеты магнитным полем звезды происходит в том случае, если система «звезда-планета» соответствует следующим критериям: планета быстро вращается, ее магнитные поля не совпадают с осью вращения (как например, обстоят дела на Земле). Все это обеспечивает возможность нагрева планет в системе.

Звезда TRAPPIST-1 относится к классу карликов типа М. Звезды этого типа — небольшие, относительно холодные. Но обитаемая зона находится гораздо ближе к звезде, чем в других системах. Кроме того, у таких звезд индукция магнитного поля составляет тысячи Гауссов. Магнитное поле вокруг Солнца примерно в 1000 раз более слабое.

Еще один фактор, который нужен для нагрева — быстрое вращение звезды. Например, Проксима Центавра вращается быстро, Солнце медленнее. А TRAPPIST-1 совершает полный поворот вокруг своей оси всего за три дня. Ученые, которые изучают проблему нагревания планет в системе Trappist -1, построили математическую модель, чтобы оценить воздействие звезды на свои планеты.

Эта звезда имеет магнитное поле с индукцией в 600 Гауссов. В своей модели ученые использовали иной срок обращения звезды в 1,4 дня.

Впрочем, ключевой показатель здесь даже не период обращения вокруг своей оси, а тип материалов, из которых сложены планеты системы. Интенсивность нагрева планеты в ходе воздействия магнитной индукции в значительной мере зависит от типа материалов, из которых сложена планета. К сожалению, из-за удаленности Trappist-1 не представляется возможным оценить минералогический и химический состав экзопланет системы.

Если принять за основу предположение о схожем с Землей составе трех экзопланет Trappist-1, находящихся в непосредственной близости от своей звезды, то можно сделать ряд выводов. Первый — из-за магнитной индукции эти планеты нагреваются снаружи, то есть основному воздействию звезды подвергается кора планет. В этом их отличие от Земли, которая нагревается изнутри.

Активнее всего, по всей видимости, нагревается третья планета системы, если вести счет от ближайшей к звезде планеты. Она получает 60% энергии магнитной индукции своей звезды. А этого хватит для того, чтобы превратить планету в раскаленный каменный шар. Насчет океана магмы можно сомневаться, поскольку для магнитного поля есть ограничение по глубине проникновения. Зато известно, что нагрев планеты приводит к активизации ее вулканической деятельности. Так что велика вероятность того, что на планетах Trappist-1, находящихся поблизости от звезды, высокая активность вулканов, которые буквально заливают лавой поверхность.

Но даже если на поверхности планет Trappist-1 и нет океанов жидкой лавы, то все равно, там должно быть достаточно жарко для того, чтобы говорить о полном отсутствии живых организмов на такой планете.

Как видим, предположений много, но, скорее всего, они верны, поскольку в качестве основы для исследования использовались результаты наблюдений орбитального телескопа «Хаббл». Еще одно предположение — влияние возможного магнитного поля самой планеты на индукцию. Некоторые исследователи считают, что у планет системы Trappist-1 есть магнитное поле (это вполне возможно, если у них жидкое ядро). В таком случае локальное поле планеты может влиять на интенсивность индукции.

О существовании системы стало известно еще в мае 2016 года благодаря объединенной команде астрономов из Бельгии и США. Открытие было сделано с использованием роботизированного 0,6-метрового телескопа TRAPPIST (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope), расположенного в обсерватории ESO Ла-Силья в Чили. Три из семи планет были открыты транзитным методом, то есть их обнаружили при прохождении планет по диску звезды. По глубине затмения можно определить размер планеты, которая проходит по диску, что и было сделано.

После того, как стало ясно, что в системе есть экзопланеты, астрономы, открывшие их, получили разрешение на использование дополнительного времени для работы с телескопом NASA Spitzer. В итоге оказалось, что затемнений диска звезды, больше, чем это могло бы быть при условии существования всего трех планет в этой системе. Так были открыты и четыре дополнительные экзопланеты. Вся семерка получила обозначения TRAPPIST 1 b, c, d, e, f, g, и h.

Спустя некоторое время после открытия Trappist-1 некоторые специалисты стали утверждать, что жизни на планетах системы не может быть даже в обитаемой зоне. Дело в том, что сама звезда — это красный карлик. Этот класс звезд характеризуется частыми вспышками. Они не такие мощные, как на Солнце, но, поскольку планеты находятся ближе к звезде, вспышки могут даже сдувать атмосферу с планет. На таких планетах даже относительно скромные вспышки могут оказывать сильное влияние на планетарные условия.

Но сейчас, как оказалось, влияет на планеты и магнитное поле звезды, которое играет своеобразную роль «микроволновки». Если все действительно так, как предполагают европейские астрономы, то никакой жизни в этой системе нет и быть не может. Более того, у планет в зоне обитаемости не может быть более-менее плотной атмосферы, равно, как и воды в жидком виде на поверхности планет или вне ее. Правда, возникает вопрос о том, что представляют тогда собой дальние планеты.

Nature Astronomy, 2017. DOI: 10.1038/s41550-017-0284-0

Источник: geektimes.ru