Moc teleskopu Webb, o jakiej kiedyś mogliśmy tylko marzyć, wreszcie dostarcza wyraźniejszego obrazu egzoplanety podobnej do Ziemi – ale niekoniecznie obiecującego. Egzoplaneta TRAPPIST-1 d, pomimo podobieństwa do Ziemi pod względem wielkości, skalistego składu i orbity w tak zwanej „strefie nadającej się do zamieszkania”, okazuje się światem bez atmosfery porównywalnej z naszą. Brakuje wszelkich śladów wody, metanu czy dwutlenku węgla – co potwierdzają najnowsze pomiary Webba.

Ambitny plan i oczywiste rozczarowanie

W poszukiwaniu „bliźniaka Ziemi” astronomowie skierowali teleskop Webb na TRAPPIST-1 d — planetę oddaloną setki tysięcy razy bardziej niż cokolwiek, czego doświadczamy na co dzień, a dokładniej 40,7 lat świetlnych w gwiazdozbiorze Wodnika. Odkrycia są ponure: atmosfera podobna do ziemskiej jest niemal całkowicie wykluczona.

Trzy możliwe scenariusze rzeczywistości egzoplanet

Wyjaśnienia tej „atmosferycznej suszy” obejmują zarówno umiarkowanie optymistyczne modele, jak i niemal bezlitosne wnioski:

• Bardzo słaba atmosfera — cienka warstwa gazów, niemal niewykrywalna, podobna do marsjańskiej.


• Gęste zachmurzenie — chmury na dużych wysokościach mogą zasłaniać sygnał spektroskopowy, podobnie jak na Wenus.


• Całkowity brak atmosfery — nagie skały bez ochronnej powłoki, wystawione na promieniowanie gwiazdy.

Te trzy scenariusze to nie czyste spekulacje — zespół naukowy pod kierownictwem Caroline Piaulet-Ghorayeb uznaje je za realne możliwości.

Orbita, temperatura i ekspozycja na gwiazdę

TRAPPIST-1 d krąży niezwykle blisko swojej gwiazdy, w odległości zaledwie 0,0223 AU — nieco ponad 2% odległości Ziemi od Słońca — i wykonuje pełny obieg w nieco ponad cztery dni. Ta bliskość naraża go na silne rozbłyski i promieniowanie, które mogą metastatycznie usunąć atmosferę. Ponadto czerwony karzeł TRAPPIST-1 emituje promieniowanie XUV porównywalne do słonecznego, ale działa ono silniej, ponieważ jego planety krążą znacznie bliżej. Wiatr gwiezdny jest tysiąc razy silniejszy niż ten, który odczuwa Ziemia. Wszystko to oznacza, że planeta musi być wyjątkowo odporna lub już opuszczona.

Co zależy od masy, gęstości i atmosfery?

TRAPPIST-1 d ma masę 0,388 masy Ziemi, gęstość około 4,35 g/cm³ i grawitację powierzchniową nieco ponad połowę ziemskiej — parametry te klasyfikują go jako prawdziwy świat skalisty. Te cechy sugerują, że mógłby utrzymać atmosferę — jednak warunki gwiazdy poważnie to ograniczają.

Co pokazują modele klimatu i rozwoju atmosfery?

Symulacje wskazują dwa możliwe wyniki: może utrzymać atmosferę tylko w bardzo ograniczonych warunkach; w przeciwnym razie — nie ma jej wcale. Według badania „Exo-Venus, Exo-Earth lub Exo-Dead?” TRAPPIST-1 d znajduje się na granicy między światem podobnym do Wenus, Ziemi i martwą skałą.

Dziedzictwo Webba: wewnętrzne planety bez atomów?

Doświadczenia z planetami b i c w układzie TRAPPIST-1 wskazują na podobny wynik — Webb nie wykrył gęstych atmosfer napędzanych wodorem, co sugeruje, że one również są nagie lub pokryte chmurami.

Przestrzeń między ciemnością a nadzieją: planety e, f, g i h

Chociaż wewnętrzne planety rozczarowały, zewnętrzne — zwłaszcza e, f, g i h — wciąż są kandydatami do wykrycia atmosfery. Znajdują się dalej, częściowo chronione przed agresją gwiazdy, ale są chłodniejsze i trudniejsze do zaobserwowania. Naukowcy uważają, że to właśnie one mogą posiadać i utrzymać atmosfery oparte na CO₂ lub CO₂-O₂.

Główne wyzwania w obserwacjach

Największą przeszkodą w wykrywaniu śladów atmosferycznych jest jasność i aktywność czerwonego karła — rozbłyski, plamy i zmiany jasności mogą zasłaniać lub zniekształcać sygnał egzoplanety. Pomimo postępów w obserwacjach, zniekształcenia i „zanieczyszczenia gwiezdne” pozostają istotnym problemem.

Co to wszystko mówi o Ziemi?

Fakt, że jedna z najbardziej obiecujących egzoplanet — idealnie ustawiona do życia — nie posiada atmosfery podobnej do ziemskiej, pokazuje, jak wyjątkowa jest Ziemia. Misja Webba nie triumfuje w odkrywaniu planety-bliźniaka — lecz potwierdza rzadkość warunków sprzyjających życiu, jakie znamy.

Patrząc w przyszłość: badania i nowe technologie

Badania układu TRAPPIST-1 dopiero się rozpoczynają. Nowe spektrografy i modele — wraz z danymi Webba, symulacjami i planowanymi misjami z ELT i innymi obserwatoriami — otwierają perspektywę, że w ciągu następnej dekady dowiemy się więcej, a może nawet rozpoznamy biosygnatury na odległych światach.