Kraftige partikler og trækkende tidevand kan påvirke udenjordisk liv

Siden opdagelsen i 2016, planetforskere har været begejstrede for TRAPPIST-1, et system, hvor syv klippeplaneter på størrelse med Jorden kredser om en kølig stjerne. Tre af planeterne er i den beboelige zone, det område af rummet, hvor flydende vand kan strømme på planeternes overflader. Men to nye undersøgelser udført af forskere fra University of Arizona's Lunar and Planetary Laboratory kan få astronomer til at omdefinere den beboelige zone for TRAPPIST-1.

De tre planeter i den beboelige zone står sandsynligvis over for en formidabel modstander af livet:højenergipartikler udspyet fra stjernen. For første gang, Federico Fraschetti og et team af forskere fra Center for Astrofysik | Harvard &Smithsonian har beregnet, hvor hårdt disse partikler rammer planeterne.

I mellemtiden Hamish Hay, en kandidatstuderende i Lunar and Planatary Laboratory, har fundet ud af, at den gravitationelle tovtrækkeri, TRAPPIST-1-planeterne leger med hinanden, øger tidevandet på deres overflader, muligvis driver vulkansk aktivitet eller opvarmer isisolerede oceaner på planeter, der ellers er for kolde til at understøtte liv.

Både Fraschettis papir og Hays undersøgelse, Tidevand mellem TRAPPIST-1 planeter, "er for nylig offentliggjort i Astrofysisk tidsskrift .

Punchy protoner

Systemets stjerne, TRAPPIST-1A, er mindre, mindre massiv og 6, 000 grader Fahrenheit køligere end vores 10, 000 graders sol. Det er også ekstremt aktivt, hvilket betyder, at det udsender enorme mængder højenergi-protoner - de samme partikler, der forårsager nordlys på Jorden.

Fraschetti og hans team simulerede disse højenergipartiklers rejser gennem stjernens magnetfelt. De fandt ud af, at den fjerde planet - den inderste af verdenerne inde i TRAPPIST-1's beboelige zone - muligvis oplever et kraftigt bombardement af protoner.

"Fluxen af ​​disse partikler i TRAPPIST-1-systemet kan være op til 1 million gange mere end partiklernes flux på Jorden, " sagde Fraschetti.

Dette kom som en overraskelse for forskerne, selvom planeterne er meget tættere på deres stjerne, end Jorden er på solen. Højenergipartikler føres gennem rummet langs magnetiske felter, og TRAPPIST-1A's magnetfelt er viklet tæt omkring stjernen.

"Du forventer, at partiklerne ville blive fanget i disse tæt omviklede magnetfeltlinjer, men hvis du introducerer turbulens, de kan flygte, bevæger sig vinkelret på det gennemsnitlige stjernefelt, " sagde Fraschetti.

Udbrud på stjernens overflade forårsager turbulens i magnetfeltet, tillader protonerne at sejle væk fra stjernen. Hvor partiklerne går hen afhænger af, hvordan stjernens magnetfelt er vinklet væk fra dens rotationsakse. I TRAPPIST-1-systemet, den mest sandsynlige justering af dette felt vil bringe energiske protoner direkte til den fjerde planets ansigt, hvor de kunne bryde komplekse molekyler fra hinanden, der er nødvendige for at bygge liv - eller måske kunne de tjene som katalysatorer for skabelsen af ​​disse molekyler.

Mens Jordens magnetfelt beskytter det meste af planeten mod energiske protoner, der udsendes af vores sol, et felt, der er stærkt nok til at afbøje TRAPPIST-1's protoner, skal være usandsynligt stærkt - hundredvis af gange stærkere end Jordens. Men dette betyder ikke nødvendigvis døden for livet i TRAPPIST-1-systemet.

De Trappist-1 planeter sandsynligvis tidally låst, for én ting, hvilket betyder, at den samme halvkugle på hver planet altid vender mod stjernen, mens evig nat indhyller den anden.

"Måske er natsiden stadig varm nok til livet, og det bliver ikke bombarderet af stråling, " sagde Benjamin Rackham, en forskningsmedarbejder ved UA Department of Astronomy, som ikke var involveret i nogen af ​​undersøgelserne.

Havene kunne også skærme mod destruktive højenergiprotoner, da dybt vand kunne absorbere partiklerne, før de river livets byggesten fra hinanden. Tidevand opstået i disse oceaner og endda i planeternes klipper kan have andre interessante konsekvenser for livet.

Træk tidevand

På jorden, Månen rejser tidevand ikke kun i havene - tidevandskræfter deformerer den sfæriske form af Jordens kappe og skorpe, såvel. I TRAPPIST-1-systemet, planeterne er tæt nok sammen til, at videnskabsmænd antager, at verdener måske rejser tidevand på hinanden, som månen gør mod jorden.

"Når en planet eller måne deformeres af tidevand, friktion indeni vil skabe opvarmning, " sagde Hay, hovedforfatter af den anden undersøgelse.

Ved at beregne, hvordan tyngdekraften af ​​TRAPPIST-1's planeter ville trække på og deformere hinanden, Hay undersøgte, hvor meget varme tidevand bringer til systemet.

TRAPPIST-1 er det eneste kendte system, hvor planeter kan rejse betydeligt tidevand på hinanden, fordi verdenerne er så tæt pakket omkring deres stjerne.

"Det er en så unik proces, som ingen har tænkt nærmere over før, og det er lidt forbløffende, at det faktisk er noget, der sker, " sagde Hay. Tidligere, videnskabsmænd havde kun overvejet tidevand rejst af stjernen.

Hay fandt ud af, at de to inderste planeter i systemet kommer tæt nok sammen til at de rejser kraftige tidevand på hinanden. Det er muligt, at den efterfølgende tidevandsopvarmning kan være stærk nok til at give næring til vulkansk aktivitet, som igen kan opretholde atmosfæren. Selvom TRAPPIST-1's inderste planeter sandsynligvis er for varme på deres dagside til at opretholde liv, en vulkan-drevet atmosfære kunne hjælpe med at flytte noget varme til deres ellers for kolde natside, opvarmer det nok til at forhindre, at levende ting fryser.

Den sjette planet i systemet, kaldet TRAPPIST-1g, oplever tidevandstræk fra både stjernen og de andre planeter. Det er den eneste planet i systemet, hvor tidevandsopvarmning på grund af de andre planeter er lige så stærk som den, der forårsages af den centrale stjerne. Hvis TRAPPIST-1g er en havverden, som Europa eller Enceladus i vores eget solsystem, tidevandsopvarmning kunne holde vandet varmt.

M-dværgstjernesystemer som TRAPPIST-1 giver astronomer den bedste mulighed for at søge efter liv uden for solsystemet, og Fraschetti og Hays undersøgelser kan hjælpe videnskabsmænd med at vælge, hvordan de skal udforske systemet i fremtiden.

"Vi skal virkelig forstå disse systemers egnethed til livet, og energiske partikelstrømme og tidevandsopvarmning er vigtige faktorer for at begrænse vores evne til at gøre det, " sagde Rackham.