في فبراير من عام 2017 ، أعلن فريق من علماء الفلك الأوروبيين عن اكتشاف نظام من سبعة كواكب يدور حول النجم القريب TRAPPIST-1. بصرف النظر عن حقيقة أن جميع الكواكب السبعة كانت صخرية ، كان هناك مكافأة إضافية لثلاثة منها تدور في منطقة TRAPPIST-1 الصالحة للسكن. على هذا النحو ، تم إجراء العديد من الدراسات التي سعت لتحديد ما إذا كانت أي كواكب في النظام يمكن أن تكون صالحة للسكن أم لا.
عندما يتعلق الأمر بدراسات قابلية العيش ، فإن أحد العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها هو عمر النظام النجمي. بشكل أساسي ، تميل النجوم الفتية إلى إشعال وإطلاق دفقات إشعاعية ضارة في حين أن الكواكب التي تدور حول النجوم القديمة تعرضت للإشعاع لفترات أطول من الزمن. بفضل دراسة جديدة قام بها زوج من علماء الفلك ، أصبح من المعروف الآن أن نظام TRAPPIST-1 يبلغ ضعف عمر النظام الشمسي.
الدراسة التي ستنشر في المجلة الفيزيائية الفلكية تحت عنوان "في عصر نظام TRAPPIST-1" ، بقيادة آدم بورغاسر ، عالم الفلك في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو (UCSD). وانضم إليه إريك ماماجيك ، نائب عالم البرامج في برنامج استكشاف الكواكب الخارجية (EEP) التابع لناسا في مختبر الدفع النفاث.
معًا ، استشاروا بيانات حول حركيات TRAPPIST-1s (أي السرعة التي تدور بها حول مركز المجرة) ، وعمرها ، ونشاطها المغناطيسي ، وكثافتها ، وخطوط امتصاصها ، وجاذبيتها السطحية ، ومعدنيتها ، ومعدل تعرضها للمشاعل النجمية. . من كل هذا ، قرروا أن TRAPPIST-1 قديم جدًا ، يتراوح عمره بين 5.4 و 9.8 مليار سنة. هذا يصل إلى ضعف عمر نظامنا الشمسي ، الذي تشكل قبل 4.5 مليار سنة.
تتعارض هذه النتائج مع التقديرات السابقة ، والتي كانت تشير إلى أن نظام TRAPPIST-1 كان عمره حوالي 500 مليون سنة. كان هذا يعتمد على حقيقة أن نجمًا منخفض الكتلة مثل TRAPPIST-1 (الذي يحتوي على ما يقرب من 8 ٪ من كتلة شمسنا) قد يستغرق وقتًا طويلاً للانكماش إلى حجمه الأدنى. ولكن مع الحد الأعلى للعمر الذي يقل قليلاً عن 10 مليار سنة ، يمكن أن يكون هذا النظام النجمي قديمًا تقريبًا مثل عمر الكون نفسه!
كما أوضح الدكتور بورغاسر في بيان صحفي لوكالة ناسا:
"تساعد نتائجنا حقًا في تقييد تطور نظام TRAPPIST-1 ، لأنه يجب أن يستمر النظام لمليارات السنين. هذا يعني أن الكواكب يجب أن تتطور معًا ، وإلا لكان النظام قد انهار منذ فترة طويلة.
يمكن أن تكون الآثار المترتبة على ذلك كبيرة للغاية فيما يتعلق بدراسات قابلية العيش. بالنسبة للنجم الأول ، فإن النجوم الأكبر سنًا يعانون من نوبات اشتعال أقل مقارنة بالنجوم الصغيرة. من دراستهم ، أكد بورغاسر وماماجيك أن TRAPPIST-1 هادئ نسبيًا مقارنة بالنجوم القزمة الأخرى فائقة البرودة. ومع ذلك ، نظرًا لأن الكواكب حول مدار TRAPPIST-1 قريبة جدًا من نجمها ، فقد تعرضت إلى مليارات السنين من الإشعاع في هذه المرحلة.
على هذا النحو ، من الممكن أن معظم الكواكب التي تدور حول TRAPPIST-1 - تتوقع الكواكب الخارجية ، ز و ح - كان من المحتمل أن يكون قد تم تجريدها من الغلاف الجوي - على غرار ما حدث للمريخ منذ مليارات السنين عندما فقد مجاله المغناطيسي الواقي. وهذا يتفق بالتأكيد مع العديد من الدراسات الحديثة ، التي خلصت إلى أن النشاط الشمسي لـ TRAPPIST-1 لن يفضي إلى الحياة على أي من كواكبها.
في حين أن بعض هذه الدراسات تناولت مستوى TRAPPIST-1 من التوهج النجمي ، فحص البعض الآخر الدور الذي ستلعبه المجالات المغناطيسية. في النهاية ، استنتجوا أن TRAPPIST-1 كان متغيرًا جدًا ، ومن المحتمل أن يكون مجاله المغناطيسي مرتبطًا بحقول كواكبه ، مما يسمح بتدفق الجسيمات من النجم مباشرة إلى الغلاف الجوي للكواكب (وبالتالي السماح لها بأن تكون أكثر جردت بسهولة).
ومع ذلك ، لم تكن النتائج أخبارًا سيئة تمامًا. نظرًا لأن كواكب TRAPPIST-1 قدرت كثافات أقل من كثافة الأرض ، فمن الممكن أن تحتوي على كميات كبيرة من العناصر المتطايرة (أي الماء وثاني أكسيد الكربون والأمونيا والميثان وما إلى ذلك). كان من الممكن أن تؤدي هذه إلى تكوين أجواء سميكة تحمي الأسطح من الكثير من الإشعاع الضار والحرارة المعاد توزيعها عبر الكواكب المغلقة.
ثم مرة أخرى ، يمكن أن يكون للجو السميك تأثير شبيه بالزهرة ، مما يخلق تأثير دفيئة هارب يمكن أن يؤدي إلى أجواء سميكة بشكل لا يصدق وأسطح شديدة الحرارة. في ظل هذه الظروف ، فإن أي حياة ظهرت على هذه الكواكب كان يجب أن تكون قاسية للغاية من أجل البقاء لمليارات السنين.
شيء إيجابي آخر يجب أخذه في الاعتبار هو السطوع ودرجة الحرارة الثابتة لـ TRAPPIST-1 ، والتي تعتبر أيضًا نموذجية لنجوم الفئة M (القزم الأحمر). تقدر النجوم مثل شمسنا بعمر يقدر بـ 10 مليار سنة (وهو ما يقرب من منتصف الطريق) ، وتنمو بشكل أكثر إشراقًا وأكثر سخونة مع مرور الوقت. من ناحية أخرى ، يُعتقد أن الأقزام الحمراء موجودة لمدة تصل إلى 10 تريليون سنة - أطول بكثير من وجود الكون - ولا تتغير كثيرًا في شدتها.
بالنظر إلى مقدار الوقت الذي استغرقه ظهور الحياة المعقدة على الأرض (أكثر من 4.5 مليار سنة) ، يمكن أن يجعل طول العمر والاتساق أنظمة النجم القزم الأحمر أفضل رهان على المدى الطويل للسكن. كان هذا هو ختام دراسة حديثة ، أجراها البروفيسور آفي لوب من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA). وكما أوضح ماماجيك:
"النجوم أكثر ضخامة بكثير من الشمس تستهلك وقودها بسرعة ، وتضيء على مدى ملايين السنين وتنفجر على أنها مستعرات عظمى. لكن TRAPPIST-1 يشبه الشمعة البطيئة الاحتراق التي ستضيء لما يقرب من 900 مرة أطول من العمر الحالي للكون. "
كما أعربت وكالة ناسا عن حماسها تجاه هذه النتائج. قال تيفاني كاتاريا ، عالم الكواكب الخارجية في مختبر الدفع النفاث ، "إن هذه النتائج الجديدة توفر سياقًا مفيدًا للملاحظات المستقبلية لكواكب TRAPPIST-1 ، والتي يمكن أن تعطينا نظرة ثاقبة كبيرة حول كيفية تشكل الأجواء الكوكبية وتطورها ، وتستمر أم لا". في الوقت الحالي ، تقتصر دراسات قابلية السكن لـ TRAPPIST-1 وأنظمة النجوم القريبة الأخرى على الطرق غير المباشرة.
ومع ذلك ، في المستقبل القريب ، من المتوقع أن تكشف بعثات الجيل القادم مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي عن معلومات إضافية - مثل ما إذا كانت هذه الكواكب لها أجواء أم لا وما هي تركيباتها. من المتوقع أيضًا أن تحسن الملاحظات المستقبلية باستخدام تلسكوب هابل الفضائي وتلسكوب سبيتزر الفضائي فهمنا لهذه الكواكب والظروف المحتملة على سطحها.
