TRAPPIST-1 b og c har ingen atmosfære: Webb måler 400 graders forskel

Rumteleskopet James Webb har produceret de første fuldstændige klimakort over stenbeplaneterne uden for vores solsystem. De to inderste planeter i TRAPPIST-1-systemet viser en temperaturforskel på over 400 grader Celsius mellem den permanent solbelyste og den permanent mørke side. En sådan forskel er kun mulig på verdener uden en atmosfære, der kan fordele varmen. TRAPPIST-1 b og TRAPPIST-1 c er blottede klipper uden luft.

TRAPPIST-1-systemet har i næsten et årti stået centralt i forskningen om liv uden for Jorden. En rød dværgstjerne 39 lysår fra Jordens, i stjernebilledet Vandmanden, omgivet af syv jordstore planeter — tre af dem i den beboelige zone, hvor temperaturer i teorien ville tillade flydende vand på overfladen. Røde dværge udgør mere end tre fjerdedele af alle stjerner i Mælkevejen, og det faktum, at jordstore planeter er særligt hyppige omkring dem, havde gjort spørgsmålet om liv i disse systemer til et centralt emne for exoplanetenforskere. De nye observationer lukker dette spørgsmål for de to inderste planeter.

Forklaringen er tidal låsning. Fordi TRAPPIST-1 er meget mindre og koldere end Solen, kredser dens inderste planeter tæt på stjernen og fuldfører en omløb på under to jorddøgn. På denne afstand har tidevandsstrømmene synkroniseret planeternes rotation med omløbstiden, ligesom Månen altid vender samme side mod Jorden. Resultatet er en side i evig dag og en anden i evig nat. På en planet med en tæt atmosfære ville vinde transportere varme fra den belyste side til den mørke og udjævne temperaturforskellen. Den forskel på 400 grader, som Webb har målt, dokumenterer, at denne transport ikke finder sted — der er intet til at flytte varmen, fordi der ikke er luft.

Du vil måske også kunne lideOxygen kortlagt i 4.546 punkter i NGC 1365 rekonstruerer 12 milliarder års galaktisk evolution

Ny metode giver første fulde klimakort

Holdet ledet af astronomen Emeline Bolmont fra Universitetet i Genève brugte Webbs MIRI-instrument til at registrere det, fagfolk kalder termiske fasekurver: ved at overvåge infrarodsudstrålingen fra stjernesystemet over hele planeteromløb kunne forskerne kortlægge temperaturen for hvert punkt i planetens cyklus. Det viste sig, at TRAPPIST-1 b’s dagside overskrider 200 grader Celsius, mens natsiden falder til under minus 200. TRAPPIST-1 c er generelt koldere, men udviser den samme barske kontrast. Ifølge forskerne er det første gang i astronomiens historie, at man har opnået en fuldstændig termisk kortlægning af jordstore exoplaneter.

Det er dog vigtigt ikke at drage for vidtgående konklusioner. TRAPPIST-1 b og c er de planeter, der er mest udsat for stjernens stråling, og dermed mest sårbare over for atmosfæreudslettelse. Holdets egne teoretiske modeller indikerer, at de ydre planeter i systemet muligvis har bevaret atmosfærer på trods af, hvad der er sket med de to inderste. Den analogi, forskerne selv fremhæver, er oplysende: Merkur, nærmest Solen, har ingen atmosfære, mens Venus og Jorden, der befinder sig længere væk, har bevaret deres. Skæbnen for TRAPPIST-1 b og c er ikke afgørende for TRAPPIST-1 e, f eller g — de tre planeter i den beboelige zone. De termiske fasekurver udgør desuden indirekte dokumentation: de bekræfter fraværet af en tæt atmosfære, men udelukker ikke forekomsten af en meget tynd gashætte.

Resultaterne er publiceret i tidsskriftet Nature Astronomy. Observationer af TRAPPIST-1 e, den planet, der befinder sig midt i den beboelige zone, er i gang som del af DREAMS-programmet ved Space Telescope Science Institute. Femten yderligere transittpasager er planlagt. Hvis der findes en atmosfære på den planet, har Webb instrumenterne til at påvise det i de kommende måneder.

Flere som denne

Deformationsteknik i La₃Ni₂O₇-tyndfilm når 40K-supraledning uden ekstremt tryk

Lever vi i en simulation? Nick Bostroms trilemma og Melvin Vopsons infodynamik

At blokere ét enkelt protein gør immunsystemets celler til mere effektive kræftdræbere

Uendelighedsgalaksen: En kosmisk kollision skaber en ny forståelse for sorte hullers oprindelse

Er skove virkelig solidariske? Ny forskning udfordrer myten om træernes skjulte netværk

En afføringstest opdager 90 procent af tarmkræfttilfælde uden koloskopi