Mit tartogathat a Föld-szerű bolygók új generációja?

A frissen felfedezett TRAPPIST-1-rendszer hét, Föld-méretű és potenciálisan az élet hordozásához megfelelő hőmérsékletű planéta otthona. De milyen is lenne az élet ezeken az idegen világokon? Mennyiben különbözne a földiektől?

Az egyik legnagyobb különbség talán, hogy a rendszerbe látogató bármelyik bolygó felszínén állva látnánk a másik hatot függeszkedni az égbolton. Sőt, bizonyos esetekben a szomszédos bolygó kétszer nagyobbnak tűnne a Földről látható teliholdnál.

Mindegyik bolygó közelebb kering gazdacsillagához, mint a Merkúr a Naphoz. A legbelső és a legkülső planéta 30-szor közelebb van egymáshoz, mint a Föld és a Vénusz egymástól legnagyobb eltávolodásuk során. A hét bolygó azért fér el ilyen szoros pályákon, mert gazdacsillaguk ultrahűvös vörös törpe, mintegy 2000-szer haloványabb napunknál, és csak némileg nagyobb a Jupiternél.

Az ismert planéták közül három a lakhatósági zónában helyezkedik el, vagyis abban a régióban, ahol felszíni hőmérsékletük lehetővé teszi a folyékony víz jelenlétét. A lakható zóna pozíciója minden csillag esetében más, a TRAPPIST-1-hez hasonló, a Napnál jóval kevesebb hőt sugárzó, nagyon haloványnál például nagyobb közelségben található.

Viszont nincs rá garancia, hogy a rendszer eme zónájában lévő planéták folyékony vizet hordozhatnak felszínükön, hiszen légkör híján a víz nem marad meg folyékony állapotban az űrben. Példának okáért, a légkörrel nem rendelkező üstökösön a vízjég közvetlenül gőzzé szublimál hő hatására.

Annak ellenére, hogy a TRAPPIST-1-rendszer hét ismert bolygója nagyon közel kering gazdacsillagához, a természetes fény rajtuk igencsak haloványnak tűnne az emberi szemnek. Az ultrahűvös törpék jóval kevesebb sugárzást produkálnak a Napszerű csillagoknál, és a TRAPPIST-1 fényének többsége az infravörös tartományban érkezik, nem pedig a látható fényében – állítja Amaury Triaud, a vizsgálat társszerzője. A bejelentéskor kifejtette, a csillag fel tudná melegíteni a hét planéta felszínén a levegőt, de a nappali égbolt nem lenne fényesebb a földinél napnyugta után, vagyis lazacszínű fénybe burkolná a világokat.

A szakértők véleménye ide-oda ingadozik abban a kérdésben, hogy a vörös törpék – más néven M-törpék – bolygói alkalmasak-e élet hordozására. Jelenleg az inga az élettelenség felé leng ki, hiszen friss eredmények azt sugallják, hogy az életnek nagyon nehéz lenne „megvetnie lábát” egy vörös törpéhez közeli planétán, nagyrészt azért, mert az ilyen csillagok korai éveikben általában szélsőségesen aktívak, potenciálisan halálos kitöréseket és sugárzást produkálva.

Ráadásul ezek az aktív időszakok eléggé hosszadalmasak lehetnek. A vörös törpék alacsonyabb energián izzanak Napunknál, de jóval tovább is élnek, talán több billió évig. A TRAPPIST-1 csillag pontos korát egyelőre nem ismerik, de úgy hiszik, legalább 500 millió éves.

A vörös törpéknek első néhány milliárd évükbe telhet, míg annyira lenyugszanak, hogy egy közeli planéta lakhatóvá váljon, nem is beszélve róla, hogy a lakható zóna is nagyon közel van a csillaghoz. Jelen esetben mind a hét Föld méretű planéta olyan közel kering gazdacsillagához, hogy egyetlen keringést néhány nap alatt végez el (1,5 nap a legközelebbi, 20 nap a legtávolabbi esetén).

Ez a közelség magával vonja, hogy a bolygók valószínűleg kötött tengelyforgásúak, vagyis egyik arcuk néz állandó jelleggel a csillag felé. Míg a vörös törpék Napunkhoz képest hűvösek, óriásként uralnák egy ilyen pozícióban lévő bolygónak égboltját, valószínűleg feléjük néző arcát alaposan megsütnék, míg a planéta másik fele örök, fagyos éjjelbe burkolózik. A megfelelő típusú atmoszféra enyhítheti az ilyen hatásokat, és a hőt a bolygó másik felére szállíthatja, ezáltal elősegítheti egy átlagosan mérsékelt klíma kialakulását.

A NASA egyik friss, számítógépes szimulációkat alkalmazó tanulmánya az ilyen csillagok körül keringő bolygókról viszont zordabb eredményekre jutott: a fiatal vörös törpék „temperamentuma” nagy energiájú röntgensugár-kitörésekkel és ultraibolya emissziókkal járva, valójában meg tudná fosztani a közeli bolygók légkörét az oxigéntől.

Más forgatókönyvek a légkör teljes megsemmisülését vázolták fel. Az ilyen törpék körül keringő, és valamiképpen légkörüket megőrző bolygókon emellett a nagy energiájú sugárzás úgynevezett megfutó üvegházhatást is kiválthat, ami stabil klímát eredményezhet ugyan, de az túl forró lenne az általunk ismert élet hordozásához.

A szakértők szerint viszont olyan keveset tudunk az élet kialakulásáról, és arról, mennyire gyakori vagy éppen ritka a kozmoszban, hogy elméletben, távoli eshetőségként továbbra is fenntartják a nagyon szívós élet kialakulásának lehetőségét ilyen törpék körüli bolygókon.

Franck Selsis, a tanulmány egyik szerzője a NASA közleményében kifejtette, míg a korai csillagmozgolódások kiváltotta légkörvesztés helyénvaló aggodalom, komplex számítógépes modellezésen alapul. Mivel pedig a modellek bizonyos feltételezéseket tartalmaznak csillagokról és bolygókról, ennélfogva nem lehetnek átfogóak – írta. Például kimaradhatnak belőlük a csillagnak a bolygók atmoszférájára gyakorolt olyasféle hatásai, amelyek védelmező mágneses mezőt generálhatnak.

Michaël Gillon, a TRAPPIST-projekt szakembere hozzátette, jelen esetben a csillag viszonylagos nyugodtsága és a légkör feltöltődésének lehetséges forrásai révén elképzelhető, hogy ezeknek a bolygóknak van atmoszférája és felszínükön megfelelő feltételek. Mindennek felderítéséhez szükségeltetik, hogy a kutatók túllépjenek az elméleti spekulációkon és megpróbálják alaposan szemügyre venni a planéták atmoszféráját.

Más kutatók is optimisták a rendszert illetően. Tom Barclay, a NASA Ames Kutatóközpontjának szakembere szerint a légkör regenerálódhat. Az ő forgatókönyvében az életformák megtalálják a módját, hogy adaptálódjanak a csillagkitörésekhez. Szavai szerint a Földön is van jó néhány létforma, amely hosszú ideig, akár évtizedekig képes hibernálódni, ezért úgy véli, nem szabad kizárni az élet lehetőségét eme távoli világokon sem.

A jövőbeli teleszkópok, úgymint a James Webb-űrteleszkóp, segíthetnek megoldani eme kérdéseket a TRAPPIST-1-bolygók légköri gázainak tanulmányozásával. A Hubble is kulcsszerepet játszik majd a planéták légkörének vizsgálatában, sőt, már meg is kezdte előzetes felmérését. A két készülék különböző hullámhosszokon tanulmányozza majd a légköröket, lehetővé téve a kutatóknak a bolygók összetételének, hőmérsékletének feltérképezését.

Victoria Meadows asztrobiológus szerint az is elképzelhető, hogy a csillagkitörések nem is olyan rosszak, legalábbis ha a törpecsillag körül keringő bolygóknak van némi szerencséjük. Úgy hiszi, a planéták akár sűrű hidrogénburokkal, egyfajta védelmező bőrrel is nekiindulhatnak életüknek, amelyet a csillag leválaszt róluk. A sugárzás eltávolítaná a hidrogént, potenciálisan lakható világot hagyva hátra. Az is lehetséges, hogy a bolygók a csillagtól messzebb keletkeznek és idővel közelebb araszolnak. A bolygórendszer távolabbi szegletében több a víz és hűvösebb van, ami több védelmet nyújthat a vízvesztéssel szemben.

A modellek a NASA szerint azt tanúsítják, hogy az ilyen zsúfolt M-törpecsillagos bolygórendszerek – a TRAPPIST-1-hez hasonlóak – valószínűleg a csillagtól messzebb keletkeznek, majd befelé vándorolnak, mivel a belső naprendszerben nem lenne elegendő építőanyag annyi planétához.

Bármelyik eset álljon is fenn, ha a bolygók bármelyike hordoz is életet, a kutatók szerint az nagy valószínűséggel egyszerű létforma lenne.