המסתורין של האטמוספירה של כוכב הלכת האקסו-פלנט TRAPPIST-1 b

התרשמות אמנותית של TRAPPIST-1 b זמן קצר לפני שהוא עובר מאחורי כוכב הגמד האדום הקריר, TRAPPIST-1. כוכבים כאלה ידועים בפעילותם עם כתמי כוכבים גדולים והתפרצויות. TRAPPIST-1 b עשוי לחוות וולקניות אינטנסיבית. קרדיט: © Thomas Müller (HdA/MPIA)

השאלה אם קיימת אטמוספירה סביב כוכב הלכת האקזו-פלנט TRAPPIST-1 b המשיכה לאתגר את האסטרונומים עם פרסוםמחקר חדשביומןאסטרונומיה של הטבע.

ניתוח הנתונים על קרינת אינפרא אדום תרמית (חום) הנפלטת על ידי כוכב הלכת, אשר נאסף באמצעות MIRI (Mid-Infrared Imager) בטלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST), מציע 2 תרחישים.

או ל-TRAPPIST-1 b יש משטח חשוף המורכב מסלעים געשיים מועשרים במינרלים, או שיש לו אטמוספירה עם כמות גדולה של פחמן דו חמצני ואובך.

TRAPPIST-1 b מקיף ננס אדום - הכוכבים הקטנים, הפחות מסיביים והקרים ביותר - הממוקם במרחק של כ-40 שנות אור משם. יֵשׁבמערכת, כולם בגודל כדור הארץ בערך. מתוכם, 3 (למעט TRAPPIST-1 b) נמצאים ב"" שבו הם יכולים להיות מים נוזליים על פני השטח שלהם.

ננסים אדומים, או "גמדים M", הם הכוכבים הקטנים, הפחות מסיביים והקרים ביותר מבין כוכבי הרצף הראשי - אלה הממזגים אטומי מימן ליצירת אטומי הליום בליבותיהם. לפי הערכות, טמפרטורת פני השטח של TRAPPIST-1 היא כ-2,290 מעלות צלזיוס, בהשוואה ל-5,500 מעלות צלזיוס של השמש שלנו. הרדיוס שלו גדול רק במעט מיוּפִּיטֶרויש לו מסה של כ-9% מהשמש.

"כוכבי לכת המקיפים ננסים אדומים הם הסיכוי הטוב ביותר שלנו לחקור בפעם הראשונה את האטמוספרות של כוכבי לכת סלעיים ממוזגים, אלה שמקבלים שטפי כוכבים בין אלה של מרקורי ומאדים", אומרת אלזה דוקרוט מה-Commissariat aux Énergies Atomiques (CEA) בצרפת.

"כוכבי הלכת TRAPPIST-1 מספקים מעבדה אידיאלית למחקר פורץ דרך זה."

מחקר קודם, שמדד את פליטת החום של TRAPPIST-1 b באורך גל של 15 מיקרון, מצא כי CO2אווירה עשירה מסביב לא הייתה סבירה. במקום זאת, המחקר הציע שכוכב הלכת חסר אטמוספירה ויש לו משטח כהה שסופג כמעט את כל האור הנכנס מהכוכב שלו.

המחקר החדש, שהרחיב את העבודה על ידי מדידת פליטת IR באורך גל אחר (12.8 מיקרון), סותר ממצא זה.

"כוכב לכת סלעי עם משטח כבד בלי אטמוספירה אינו עולה בקנה אחד עם המדידה הנוכחית", אומר ג'רואן בוומן ממכון מקס פלאנק לאסטרונומיה (MPIA), גרמניה.

"לכן, אנו חושבים שכדור הארץ מכוסה בחומר ללא שינוי יחסית."

ייצוג בהירות האינפרא אדום הנפלטת על ידי TRAPPIST-1 b ב-12.8 ו-15 מיקרומטר עבור תרחישים שונים הכוללים סלע חשוף ואטמוספרה. 4 המקרים מצביעים על אילו מהם מסכימים עם הנתונים הנוכחיים ואילו לא. (א) סלע כהה וחשוף מייצר בהירות אינפרא אדום גדולה ממה שנצפתה. (ב) בהירות האינפרה-אדום הנצפית תואמת היטב למשטח של סלע מגמטי שרק מעט או לא מתבלים בו. (ג) אטמוספרה של פחמן דו חמצני וצעיף גבוה של אובך יכולים גם הם להסביר את נתוני המדידה, בכך שחלק גדול מקרינת האינפרא אדום מגיע משכבות אטמוספריות עליונות. (ד) אטמוספרות דמויות כדור הארץ סופגות חלק מקרינת האינפרה האדומה שנוצרת על ידי פני השטח, מה שיוביל לעוצמות שלא נצפו. קרדיט: © Elsa Ducrot (CEA) / MPIA

התוצאות מצביעות על כך שהסלע על פני השטח הוא בן כ-1,000 שנים לכל היותר, דבר שניתן להסביר על ידי געשיות קיצונית או טקטוניקת הלוחות.

"הנתונים גם מאפשרים פתרון אחר לגמרי", אומר תומס הנינג, גם הוא מ-MPIA.

"בניגוד לרעיונות קודמים, ישנם תנאים שבהם לכוכב הלכת יכולה להיות אטמוספירה עבה ועשירה בCO2" הוא אומר.

אובך מתרכובות פחמימנים (ערפיח) באטמוספרה העליונה ממלא תפקיד מפתח בתרחיש זה.

"למרות ששני התרחישים נשארים קיימא", אומר מייקל גילון מאוניברסיטת ליאז' בבלגיה. "התצפיות האחרונות שלנו על עקומת הפאזה של TRAPPIST-1 b - העוקבת אחר זרימת כוכב הלכת לאורך מסלולו - יעזרו לפתור את התעלומה"

דוקרוט אומר שאסטרונומים יכולים להסיק את נוכחותה של אטמוספירה על ידי ניתוח היעילות שבה החום מופץ מחדש על פני כדור הארץ.

"אם קיימת אטמוספירה, החום צריך להיות מופץ מצד היום של כדור הארץ לצד הלילה שלו. ללא אטמוספירה, הפיזור מחדש של החום יהיה מינימלי", היא אומרת.