Международная команда ученых во главе с астрофизиками из Вашингтонского университета (США) с исключительной точностью измерила плотности семи планет экзопланетной системы TRAPPIST-1. Полученные значения указывают на то, что у всех планет похожий состав, сообщает пресс-служба Льежского университета (Франция). Результаты работы опубликованы в журнале Planetary Science Journal.
Система TRAPPIST-1 – дом для самого большого количества планет, схожих по размеру с Землей, когда-либо обнаруженных за пределами Солнечной системы. TRAPPIST-1 была обнаружена в 2016 году исследователями Льежского университета. С того момента астрофизики изучали ее семь планет, используя космические (телескопы НАСА Kepler и Spitzer) и наземные телескопы (в частности, TRAPPIST и SPECULOOS). Один только телескоп Spitzer провел более 1000 часов целевых наблюдений за системой (до того, как прекратил работу в январе 2020 года). Эти наблюдения позволили измерить массу и диаметр планет, исходя из чего ученые заключили, что семь планет схожи с Землей и должны быть скалистыми.
Новое – более точное – исследование добавляет ещё одну характеристику – плотность. Авторы работы подсчитали, что все экзопланеты системы имеют плотность примерно на 8% меньше, чем у Земли, и этот факт может повлиять на их состав. Могут измениться пропорции железа, кислорода, магния и кремния – элементов, из которых состоит большинство скалистых планет (в том числе Земля).
Исследователи выдвинули три гипотезы, объясняющие эту разницу в плотности с нашей планетой. Согласно первой, состав экзопланет такой же, как у Земли, но железа меньше (около 21% по сравнению с 32% у нашей планеты). В составе Земли большая часть железа находится в ядре, поэтому предполагается, что ядра планет TRAPPIST-1 обладают более низкими относительными массами.
Вторая гипотеза: составы исследуемых планет лучше обогащены кислородом по сравнению с составом нашей планеты. Взаимодействуя с железом, кислород образует оксид железа. К примеру, поверхность Марса приобретает красный цвет из-за оксида железа, но у него – как и у Земли, Меркурия и Венеры – ядро состоит из неокисленного железа. Если более низкая плотность планет TRAPPIST-1 была полностью обусловлена окисленным железом, тогда планеты «проржавели бы до самого сердца» и у них не было бы настоящего ядра. При этом, авторы не исключают, что оба сценария могут работать одновременно: у планет TRAPPIST-1 может быть меньше железа в целом и немного окисленного железа.
Третий вариант состоит в том, что на этих планетах больше воды, чем на Земле. Этот сценарий согласуется с результатами независимых теоретических исследований, который указывают на то, что планеты TRAPPIST-1 сформировались дальше от своей звезды в холодной, богатой льдом среде. Если это объяснение верно, то вода может составлять около 5% от общей массы четырех внешних планет системы. Для сравнения: вода составляет менее одной десятой процента от общей массы Земли. Трем внутренним планетам в TRAPPIST-1, расположенным слишком близко к своим звездам, чтобы вода оставалась жидкой при большинстве обстоятельств, потребуются горячие и плотные атмосферы, как на Венере, где вода может оставаться в виде пара. Но, по мнению авторов работы, это объяснение кажется менее вероятным: это было бы совпадением, что на всех семи планетах присутствует ровно столько воды, чтобы у планет была одинаковая плотность.
[Фото: NASA/JPL-CALTECH]
