Međunarodni tim je pomoću JWST‑a prvi put mapirao klimu stena sličnih Zemlji u sistemu TRAPPIST‑1, prateći planete TRAPPIST‑1b i 1c. Termičke fazne krivulje pokazuju razlike dan–noć veće od 500 °C: b ima dnevne >200 °C, c oko 100 °C, dok noćne strane padaju ispod −200 °C. Podaci snažno sugerišu da TRAPPIST‑1b verovatno nema gustu atmosferu, dok TRAPPIST‑1c može imati vrlo tanku ili specifičnu atmosferu; spoljnije planete još uvek ostaju kandidati za zadržavanje atmosfere.
JWST Prvi Put Mapirao Klimu Zemlji Sličnih Egzoplaneta: TRAPPIST-1b Verovatno Bez Atmosfere
This artist’s impression displays TRAPPIST-1 and its planets reflected in a surface. The potential for water on each of the worlds is also represented by the frost, water pools, and steam surrounding the scene. (CREDIT: NASA/R. Hurt/T. Pyle)
Međunarodni tim astronoma, koristeći Svemirski teleskop James Webb (JWST), po prvi put je uspešno mapirao dnevno‑noćnu klimu stena sličnih Zemlji u sistemu TRAPPIST‑1. Cilj posmatranja bili su dva unutrašnja kamena sveta, TRAPPIST‑1b i TRAPPIST‑1c, koja sada nude najoštriji uvid u to kako bliski crveni patuljci utiču na atmosfere i površine sličnih planeta.
Detrended programme 3077 light curve obtained in analysis 1, with the best-fit planet model deduced from the same analysis superimposed. (CREDIT: Nature Astronomy)
Šta su otkrili?
Neprekidna infracrvena posmatranja pokazala su ekstremne razlike između danih i noćnih polulopti: razlike veće od 500 °C. TRAPPIST‑1b ima dnevne temperature iznad 200 °C, dok TRAPPIST‑1c dostiže oko 100 °C na danjoj strani. Noćne strane obe planete padnu ispod −200 °C. Takav kontrast ukazuje na vrlo slabu ili izostalu preraspodelu toplote — očekivanu posledicu nedostatka guste atmosfere.
Analysis 1 posterior PDFs for the relative fluxes of the dayside (red) and nightside (blue) of TRAPPIST-1 b (a), TRAPPIST-1 c (b) and the sum of the two planets (c). (CREDIT: Nature Astronomy)
Kako su radili posmatranja?
Tim je koristio MIRI instrument na JWST‑u i kontinuirano posmatrao dve planete tokom pune orbite između 22. i 25. novembra 2023. Posmatranja su trajala ~59 sati (oko 60 sati ukupno) i obuhvatila su 5.336 integracija sa kadencijom od 39 sekundi. Takav kontinualni niz omogućio je izradu termičkih faznih krivulja koje mere emisiju toplote kroz celu orbitalnu fazu.
Temperature maps computed for four distinct GCM simulations along with a low-albedo, airless-planet case. (CREDIT: Nature Astronomy)
Modeliranje i tumačenje
Autori su podatke uporedili sa jednodimenzionim klima‑fotokemijskim modelom dan‑noć i sa trodimenzionalnim globalnim klimatskim modelom. Za TRAPPIST‑1b, kombinacija faznih krivulja i modela praktično isključuje modele sa značajnim transportom toplote i većinu gustih atmosferskih scenarija — najjednostavnije tumačenje je da je planeta verovatno ogoljena od značajne atmosfere.
TRAPPIST-1 b’s dayside spectrum for different geologically fresh surface materials (left) and a space weathered basalt surface (right). (CREDIT: Nature Astronomy)
TRAPPIST‑1c je komplikovaniji slučaj: podaci odbacuju potpunu preraspodelu toplote i većinu gustih atmosfera (uključujući pare‑dominantne 1–10 bar), ali ostavljaju mogućnost za tanke, niskoprotočne ili specifične atmosfere (npr. O2 ~0,1–1 bar ili vrlo tanke mešavine sa malom količinom H2O ili CO2).
Površine i 'space weathering'
Za TRAPPIST‑1b autori su testirali i modele gole stene; najbolji podudarni materijal bio je ultramafit, iako to nije bilo dokazano sa >3σ sigurnošću. Uključivanje efekata svemirskog 'vremena' (space weathering) omogućilo je i druge površine, poput feldspata i granita, kao realne opcije.
„Sistem TRAPPIST‑1 je neverovatan… To je savršeno igralište za komparativnu planetologiju,“ rekla je Emeline Bolmont, dok je Brice‑Oliver Demory dodao da prisustvo atmosfere može značajno ublažiti kontrast dan‑noć i uticati na nastanjivost.
Šta ovo znači za potragu za životom?
Rezultati predstavljaju važan korak: umesto oslanjanja samo na dnevne snimke, termičke fazne krivulje pružaju snažan test za postojanje atmosfere — ako toplota ne dopire do noćne strane, gustih atmosfera gotovo sigurno nema. Ipak, činjenica da su ovo dva najbliža planeta zvezdi znači da ne možemo odmah generalizovati za spoljnije, potencijalno naseljive planete poput TRAPPIST‑1e.
Šta sledi?
Predstojeća posmatranja JWST‑a ciljaju TRAPPIST‑1c na 12,8 μm i tražiće gasove poput CO2 transmisionom spektroskopijom. JWST takođe posmatra TRAPPIST‑1e, planetu u zoni pogodnoj za vodu, čime će se dobiti jasnija slika o tome da li spoljnije planete u sistemu mogu zadržati atmosfere uprkos snažnoj zvezdanoj aktivnosti.
Rad je objavljen u Nature Astronomy.
Pomozite nam da budemo bolji.
