TRAPPIST-1惑星は実際には生息可能な水が多すぎる可能性があります

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2017年2月、チリのTRAPPIST望遠鏡とSpitzer宇宙望遠鏡のデータを使用して、天文学者がTRAPPIST-1システムで7つの岩のような太陽系外惑星のシステムを特定したことを知って、世界は驚愕しました。これは太陽系外惑星愛好家にとって十分な励みにならないかのように、7つの惑星のうち3つが星の居住可能ゾーン(別名「Goldilocksゾーン」)内を周回していることも示されました。

それ以来、このシステムは、その惑星のいずれかが居住可能であるかどうかを判断するための重要な研究と追跡調査の焦点となってきました。これらの研究に固有の問題は、惑星の表面に液体の水があるかどうかという問題でした。しかし、アメリカの天文学者のチームによる新しい研究によると、トラピスト惑星は実際には生命を支えるには多すぎる水を持っているかもしれません。

「TRAPIST-1惑星の水に富む組成から推測される惑星の内部移行」というタイトルのこの研究は、最近ジャーナルに掲載されました 自然天文学。 この研究は、地球宇宙探査学(SESE)の地質学者であるケイマンT.ウンターボーンが主導し、スティーブンJ.デッシュ、アレハンドロロレンツォ(同じくSESE)、ナタリーR.ヒンケル(ヴァンダービルト大学の天体物理学者)が含まれていました。 、ナッシュビル。

前述のように、TRAPPIST-1惑星のいずれかが居住可能かどうかを判断しようとする複数の研究が行われました。また、変化し、フレアを起こしやすい星を周回しているため(すべての赤い小人のように)、大気に長時間留まることができないと強調する人もいますが、他の研究では、システムが水が豊富で、ライフスワッピングに最適です。

研究のために、チームは密度を計算するために、TRAPPIST-1惑星の質量と直径に制約を課そうとした以前の調査のデータを使用しました。これの多くは、Hypatia Catalogue(寄稿者のHinkelによって開発された)と呼ばれるデータセットに由来します。これは、150を超える文学資料からのデータをマージして、太陽に近い星の恒星の豊富さを決定します。

このデータを使用して、チームは質量-半径-組成モデルを構築し、各TRAPPIST-1惑星の揮発性成分を決定しました。彼らが気づいたのは、トラピストの惑星は、伝統的に岩の多い天体では軽く、揮発性元素(水など)の含有量が高いことを示しています。同様に低密度の世界では、揮発性成分は通常、大気ガスの形をとると考えられています。

しかし、Unterbornが最近のSESEニュース記事で説明したように、TRAPPIST-1惑星は別の問題です。

「[TRAPIST-1]惑星は質量が小さすぎて、密度の不足を補うのに十分なガスを保持できません。彼らがガスを握ることができたとしても、密度の不足を補うために必要な量は、惑星を私たちが見るよりもはるかにふっくらさせるでしょう。」

このため、Unterbornと彼の同僚は、この惑星系の低密度成分は水でなければならないことを決定しました。そこにどれだけの水があったかを判断するために、チームはExoPlexと呼ばれる独自に開発されたソフトウェアパッケージを使用しました。このソフトウェアは最先端の鉱物物理計算機を使用しており、チームは個々の惑星の質量と半径だけでなく、TRAPPIST-1システムに関する利用可能なすべての情報を組み合わせることができました。

彼らが見つけたのは、内側の惑星(b そして c)「乾燥」–質量で15%未満の水分しか含まない–外惑星(f そして g)質量で50%を超える水分を含んでいた。比較すると、地球の水は質量で0.02%しかありません。つまり、これらの世界の体積は、地球サイズの何百もの海洋に相当します。基本的に、これはTRAPPIST-1惑星が生命をサポートするには水が多すぎる可能性があることを意味します。ヒンケルが説明したように:

「私たちは通常、地球上でそれが知っているように、生命はほとんど水で構成されており、それを生きることを必要とするため、生命を始める方法として惑星に液体の水を置くことを考えます。しかし、水の世界である惑星、または水面がまったくない惑星には、生命にとって絶対に必要な重要な地球化学的または元素的な循環がありません。」

これらの調査結果は、M型の星が私たちの銀河に住みやすい惑星を持っている可能性が最も高い場所であると信じている人々にとっては良い前兆ではありません。宇宙で最も一般的なタイプの星は赤い小人であるだけでなく、天の川銀河だけで75%の星を占めているだけでなく、太陽系に比較的近いいくつかの星には、1つ以上の岩の惑星がそれらを周回していることがわかっています。

TRAPPIST-1の他に、LHS 1140とGJ 625の周りで発見された超地球、グリーゼ667の周りで発見された3つの岩の惑星、および太陽系に最も近い太陽系外惑星のプロキシマbが含まれます。さらに、2012年にESOのラシーラ天文台でHARPSスペクトログラフを使用して実施された調査では、天の川の赤い矮星の居住可能ゾーン内を周回する数十億の岩の惑星が存在する可能性があることが示されました。

残念ながら、これらの最新の調査結果は、トラピスト1システムの惑星が生命にとって好ましいものではないことを示しています。さらに、彼らの大気圏で観察できるバイオシグネチャーを作成するのに十分な寿命はおそらくないでしょう。さらに、チームはまた、トラピスト1の惑星は星から離れて父親を形成し、時間の経過とともに内側に移動したに違いないと結論付けました。

これは、氷が豊富なTRAPPIST-1惑星が、乾燥した惑星よりもそれぞれの星の「氷のライン」にはるかに近いという事実に基づいていました。どの太陽系でも、このライン内にある惑星は、水が蒸発するか、凝縮して表面に海を形成するため、ロッキーになります(十分な大気が存在する場合)。この線を超えると、水は氷の形を取り、降着して惑星を形成することができます。

彼らの分析から、チームはTRAPPIST-1惑星がアイスラインを超えて形成され、現在の軌道を引き受けるためにホストスターに向かって移動したに違いないと判断しました。ただし、M型(赤い矮星)の星は、最初の形の後で最も明るく、時間が経つにつれて暗くなることが知られているため、氷のラインも内側に移動しているはずです。共著者のスティーブン・デッシュが説明したように、惑星がどこまで移動したかは、それらがいつ形成されたかに依存するでしょう。

「惑星が形成されるのが早ければ早いほど、それらが形成するのに必要な星から遠く離れていて、氷がたくさんある」と彼は言った。岩だらけの惑星が形成されるのにかかる時間に基づいて、チームは惑星が元々彼らの星から現在の2倍離れていたはずだと推定しました。このシステムの惑星が時間とともに移動したという他の兆候がありますが、この研究は、移動を定量化し、組成データを使用してそれを示す最初の研究です。

この研究は、赤い矮星を周回する惑星が実際には「水の世界」である可能性があることを示す最初のものではありません。同時に、そのような惑星は大気圏を維持するのに苦労する可能性が高いことを示す他の研究が行われており、それらは非常に長い間水界に留まらないことを示しています。

ただし、これらの惑星をよりよく見ることができるようになるまで、これは次世代の機器( ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡)–私たちが何をしているかに基づいて、わからないことについて理論化することを余儀なくされます。これらおよび他の太陽系外惑星についてゆっくりと学ぶことにより、太陽系を超えて生命を探すべき場所を決定する私たちの能力が洗練されます。

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