TRAPPIST-1 b och c saknar atmosfär: Webb mäter 400 graders skillnad

Rymdteleskopet James Webb har producerat de första fullständiga klimatkartorna över stenplaneter utanför solsystemet. De två innersta planeterna i TRAPPIST-1-systemet uppvisar en temperaturskillnad på mer än 400 grader Celsius mellan den permanent solbelysta och den permanent mörka sidan. En sådan skillnad är fysikaliskt möjlig bara på världar utan atmosfär som kan omfördela värme. TRAPPIST-1 b och TRAPPIST-1 c är kala klippur utan luft.

TRAPPIST-1-systemet har under ett decennium haft en central plats i forskningen om liv utanför jorden. En röd dvärgstjärna 39 ljusår från oss, i stjärnbilden Vattumannen, omgiven av sju jordstora planeter — tre av dem i den beboeliga zonen, där temperaturer i teorin tillåter flytande vatten på ytan. Röda dvärgstjärnor utgör mer än tre fjärdedelar av alla stjärnor i Vintergatan, och det faktum att jordstora planeter är särskilt vanliga kring dem hade gjort frågan om liv i sådana system till ett centralt ämne inom exoplanetenforskingen. De nya resultaten stänger den frågan för systemets två innersta planeter.

Mekanismen bakom atmosfärsförlusten är tidvattenlåsning. Eftersom TRAPPIST-1 är mycket mindre och kallare än solen kretsar de inre planeterna mycket nära stjärnan och genomför ett varv på under två jorddygn. På det avståndet har tidvattenkreftena synkroniserat planeternas rotation med omloppstiden, precis som månen alltid vänder samma sida mot jorden. Resultatet är en sida i evig dag och en annan i evig natt. På en planet med tät atmosfär skulle vindar transportera värme från den belysta sidan till den mörka och utjämna temperaturskillnaden. Den skillnad på 400 grader som Webb uppmätt konstateras bara kunna förklaras av att denna transport inte sker — det finns ingenting som förflyttar värmen, eftersom det inte finns luft.

Du kanske också gillarKosmos spöklika hårddiskar: Varför de största svarta hålen består av luft

Första fullständiga termiska kartan av jordstora exoplaneter

Laget som leds av astronomen Emeline Bolmont vid Genèves universitet använde Webbs MIRI-instrument för att registrera så kallade termiska fasekurvor. Metoden innebär att infraröd ljusstyrka från stjärnsystemet följs under fullständiga omloppscykler, vilket gör det möjligt att kartlägga temperaturen för varje punkt i planetens bana. Det framkom att TRAPPIST-1 b:s dagsida överstiger 200 grader Celsius medan natsidan sjunker under minus 200. TRAPPIST-1 c är generellt svalare men uppvisar samma branta kontrast. Enligt forskarna är det första gången i astronomins historia som en fullständig termisk kartläggning av jordstora exoplaneter har genomförts.

Det finns dock skäl att undvika alltför breda slutsatser. TRAPPIST-1 b och c är de planeter som är mest exponerade för stjärnans strålning och därmed mest sårbara för atmosfärsförlust. Lagets egna teoretiska modeller indikerar att systemets yttre planeter kan ha behållit atmosfärer trots vad som hänt med de två innersta. Den liknelse forskarna själva lyfter fram är belysande: Merkurius, närmast solen, saknar atmosfär, medan Venus och jorden, på längre avstånd, har behållit sina. TRAPPIST-1 b och c:s öde bestämmer inte TRAPPIST-1 e:s, f:s eller g:s — de tre planeter som befinner sig i den beboeliga zonen. De termiska fasekurvorna ger dessutom indirekt bevisning: de bekräftar frånvaron av en tät atmosfär men utesluter inte en mycket tunn gashölje under detektionsgränsen.

Resultaten publicerades i tidskriften Nature Astronomy. Observationer av TRAPPIST-1 e, den planet som befinner sig mitt i den beboeliga zonen, pågår inom ramen för DREAMS-programmet vid Space Telescope Science Institute. Femton ytterligare transitpassager är planerade. Om det finns en atmosfär på den planeten har Webb instrumenten för att påvisa det under de kommande månaderna.

Mer som detta

Töjningstekniska La₃Ni₂O₇-tunnfilmer uppnår 40K-supraledning utan extremt tryck

Ett avföringsprov upptäcker 90 procent av tjocktarmscancerfallen utan koloskopi

Syre kartlagt i 4 546 punkter i NGC 1365 rekonstruerar 12 miljarder år av galaktisk evolution

Ljuset har alltid gömt ett universum med 48 dimensioner

Att blockera ett enda protein förvandlar immunsystemets celler till effektivare cancerdödare