Un'impressione artistica dell'alba perpetua che potrebbe accogliere i visitatori sulla superficie del pianeta TRAPPIST-1f. Se il pianeta è bloccato dalle maree, la "regione terminator" che divide il lato notturno e diurno del pianeta potrebbe essere un luogo in cui la vita potrebbe prendere piede, anche se il lato diurno è bombardato da protoni energetici. In questa immagine, TRAPPIST-1e può essere visto come una mezzaluna in alto a sinistra dell'immagine, d è la mezzaluna centrale, e c è un punto luminoso vicino alla stella. Credito:NASA/JPL-Caltech
Dalla sua scoperta nel 2016, gli scienziati planetari sono stati entusiasti di TRAPPIST-1, un sistema in cui sette pianeti rocciosi delle dimensioni della Terra orbitano attorno a una stella fredda. Tre dei pianeti sono nella zona abitabile, la regione dello spazio in cui l'acqua liquida può fluire sulla superficie dei pianeti. Ma due nuovi studi condotti da scienziati del Lunar and Planetary Laboratory dell'Università dell'Arizona potrebbero portare gli astronomi a ridefinire la zona abitabile per TRAPPIST-1.
I tre pianeti nella zona abitabile stanno probabilmente affrontando un formidabile avversario della vita:particelle ad alta energia emesse dalla stella. Per la prima volta, Federico Fraschetti e un team di scienziati del Centro di Astrofisica | Harvard e Smithsonian hanno calcolato la forza con cui queste particelle colpiscono i pianeti.
Nel frattempo, Hamish Hay, uno studente laureato nel Laboratorio Lunare e Planatario, ha scoperto che il tiro alla fune gravitazionale che i pianeti TRAPPIST-1 stanno giocando tra loro sta sollevando maree sulle loro superfici, forse guidando l'attività vulcanica o riscaldando gli oceani isolati dal ghiaccio su pianeti che altrimenti sarebbero troppo freddi per sostenere la vita.
Sia la carta di Fraschetti che lo studio di Hay, "Maree tra i pianeti TRAPPIST-1, " sono stati recentemente pubblicati in Giornale Astrofisico .
Protoni pungenti
La stella del sistema, TRAPPISTA-1A, è più piccolo, meno massiccio e 6, 000 gradi Fahrenheit più freddi dei nostri 10, Sole di 000 gradi. È anche estremamente attivo, il che significa che emette enormi quantità di protoni ad alta energia, le stesse particelle che causano le aurore sulla Terra.
Fraschetti e il suo team hanno simulato i viaggi di queste particelle ad alta energia attraverso il campo magnetico della stella. Hanno scoperto che il quarto pianeta, il più interno dei mondi all'interno della zona abitabile di TRAPPIST-1, potrebbe subire un potente bombardamento di protoni.
"Il flusso di queste particelle nel sistema TRAPPIST-1 può essere fino a 1 milione di volte superiore al flusso di particelle sulla Terra, " Disse Fraschetti.
La dimensione relativa dei pianeti TRAPPIST-1 e le loro orbite. L'intero sistema TRAPPIST-1 potrebbe entrare nell'orbita di Mercurio, con molto spazio libero. La banda rossa indica le orbite dove lo spazio è troppo caldo perché l'acqua liquida possa accumularsi, la banda blu indica dove lo spazio è troppo freddo perché l'acqua sia liquida, e la fascia verde indica la zona abitabile. Credito:NASA/JPL-Caltech
Questa è stata una sorpresa per gli scienziati, anche se i pianeti sono molto più vicini alla loro stella di quanto la Terra sia al sole. Le particelle ad alta energia vengono trasportate nello spazio lungo campi magnetici, e il campo magnetico di TRAPPIST-1A è strettamente avvolto attorno alla stella.
"Ti aspetti che le particelle rimangano intrappolate in queste linee di campo magnetico strettamente avvolte, ma se introduci turbolenza, possono scappare, muovendosi perpendicolarmente al campo stellare medio, " Disse Fraschetti.
I brillamenti sulla superficie della stella causano turbolenze nel campo magnetico, permettendo ai protoni di allontanarsi dalla stella. Dove vanno le particelle dipende da come il campo magnetico della stella è inclinato rispetto al suo asse di rotazione. Nel sistema TRAPPIST-1, l'allineamento più probabile di questo campo porterà protoni energetici direttamente sulla faccia del quarto pianeta, dove potrebbero rompere molecole complesse necessarie per costruire la vita - o forse potrebbero fungere da catalizzatori per la creazione di queste molecole.
Mentre il campo magnetico terrestre protegge la maggior parte del pianeta dai protoni energetici emessi dal nostro sole, un campo abbastanza forte da deviare i protoni di TRAPPIST-1 dovrebbe essere incredibilmente forte, centinaia di volte più potente di quello terrestre. Ma questo non significa necessariamente morte per la vita nel sistema TRAPPIST-1.
I pianeti TRAPPIST-1 sono probabilmente bloccati in base alle maree, per una cosa, il che significa che lo stesso emisfero di ogni pianeta è sempre rivolto verso la stella, mentre la notte perpetua avvolge l'altro.
"Forse il lato notturno è ancora abbastanza caldo per la vita, e non viene bombardato dalle radiazioni, " ha detto Benjamin Rackham, un ricercatore associato con il Dipartimento di Astronomia dell'UA che non era coinvolto in nessuno dei due studi.
Gli oceani potrebbero anche proteggersi dai protoni distruttivi ad alta energia, poiché l'acqua profonda potrebbe assorbire le particelle prima che distruggano i mattoni della vita. Le maree sollevate in questi oceani e persino nelle rocce dei pianeti potrebbero avere altre interessanti implicazioni per la vita.
Un'idea artistica per una vista del sistema TRAPPIST-1 da vicino a TRAPPIST-1f. Il sistema si trova nella costellazione dell'Acquario e dista poco meno di 40 anni luce dalla Terra. Credito:NASA/JPL-Caltech
Tirando le maree
Sulla terra, la luna solleva le maree non solo negli oceani:le forze di marea deformano la forma sferica del mantello e della crosta terrestre, anche. Nel sistema TRAPPIST-1, i pianeti sono così vicini che gli scienziati hanno ipotizzato che i mondi potrebbero aumentare le maree l'uno sull'altro, come la luna fa con la Terra.
"Quando un pianeta o una luna si deformano a causa delle maree, l'attrito al suo interno creerà riscaldamento, " disse Hay, autore principale del secondo studio.
Calcolando come la gravità dei pianeti di TRAPPIST-1 si attirerebbe e si deformerebbe a vicenda, Hay ha esplorato quanto le maree di calore portano al sistema.
TRAPPIST-1 è l'unico sistema conosciuto in cui i pianeti possono sollevare maree significative l'uno sull'altro perché i mondi sono così strettamente ammassati attorno alla loro stella.
"È un processo così unico a cui nessuno ha pensato in dettaglio prima, ed è piuttosto sorprendente che sia davvero una cosa che accade, "Ha detto Hay. In passato, gli scienziati avevano considerato solo le maree sollevate dalla stella.
Hay ha scoperto che i due pianeti interni del sistema si avvicinano abbastanza da sollevare potenti maree l'uno sull'altro. È possibile che il successivo riscaldamento delle maree sia abbastanza forte da alimentare l'attività vulcanica, che a sua volta può sostenere le atmosfere. Sebbene i pianeti più interni di TRAPPIST-1 siano probabilmente troppo caldi durante il giorno per sostenere la vita, un'atmosfera alimentata da un vulcano potrebbe aiutare a spostare un po' di calore verso il loro lato notturno altrimenti troppo freddo, riscaldandolo abbastanza per evitare che gli esseri viventi si congelino.
Il sesto pianeta del sistema, chiamato TRAPPIST-1g, sta vivendo uno strattone di marea sia dalla stella che dagli altri pianeti. È l'unico pianeta del sistema in cui il riscaldamento delle maree dovuto agli altri pianeti è forte quanto quello causato dalla stella centrale. Se TRAPPIST-1g è un mondo oceanico, come Europa o Encelado nel nostro sistema solare, il riscaldamento delle maree potrebbe mantenere calde le sue acque.
I sistemi stellari M-nane come TRAPPIST-1 offrono agli astronomi la migliore opportunità per cercare la vita al di fuori del sistema solare, e gli studi di Fraschetti e Hay possono aiutare gli scienziati a scegliere come esplorare il sistema in futuro.
"Dobbiamo capire davvero l'idoneità di questi sistemi per la vita, e i flussi di particelle energetiche e il riscaldamento delle maree sono fattori importanti per limitare la nostra capacità di farlo, " ha detto Rackham.
