Взрывы комет уничтожили и создали атмосферу планет у звезды TRAPPIST-1

Планеты этой системы с высокой вероятностью потеряли всю свою первичную атмосферу в ходе мощнейших взрывов, а затем обрели вторичную — из-за тех же взрывов.

Международная группа астрономов рассчитала частоту и последствия кометной бомбардировки семи планет систем TRAPPIST-1 в 40 световых годах от Земли. Оказалось, что все они подверглись серии столкновений с очень большими энергиями (суммарно — до триллионов мегатонн). В ходе серии взрывов их первичная атмосфера и океаны должны были быть выброшены в космос. Однако часть падающих комет, напротив, пополняли собой атмосферу и океаны этих экзопланет и в конечном счёте сделали их массивнее изначальных, уничтоженных газовых и водных оболочек. Соответствующая статья опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а с её текстом можно ознакомиться на сервере препринтов Корнеллского университета.

Авторы смоделировали взаимодействие системы семи планет с кометным поясом разных масс. У них получилось, что даже при весьма маломассивных кометных поясах большое количество комет должно было упасть на каждую из планет. При этом скорости столкновений и энергии соответствующих взрывов были исключительно высоки. Внешние планеты этой системы сталкивались с кометами на скорости 20 километров в секунду, а внутренние — до 100 километров в секунду.

На такой скорости даже столкновение с относительно небольшой кометой может дать взрыв миллиард мегатонн мощностью. Каждая из семи планет должна была претерпеть множество подобных столкновений. Во всех реалистичных сценариях эти взрывы ведут к полному выносу первичной атмосферы и гидросферы этих планет в космос. Это было верным для любой мыслимой изначальной плотности первичных атмосфер — вплоть до плотности в 200 раз выше земной (или в два раза выше, чем на Венере).

Тем не менее кометы диаметром менее трёх километров давали при взрыве недостаточно энергии, чтобы выбросить значительную часть собственной массы в космос. В итоге для трёх внешних планет — TRAPPIST-1 f, g и h — потери воды и газов в результате кометной бомбардировки должны быть заметно меньше, чем доставка воды и газов кометами меньше трёх километров. Это значит, что, несмотря на серию мощнейших периодических взрывов и потерю первичной атмосферы, их вторичная атмосфера должна быть даже плотнее первичной. Правда, её состав должен определяться составом комет данной системы, то есть исходно там было много воды и углекислого газа.

Исследователи отмечают, что в этом случае сильный ультрафиолет красного карлика TRAPPIST-1 не мог лишить планеты этой системы их атмосфер и океанов. С такой скоростью пополнения любые реалистичные потери от звёздного ультрафиолета должны быстро восполняться материалом комет диаметром менее трёх километров. Это значит, что шансы на обитаемость планет TRAPPIST-1 f и g выше, чем считалось астрономами ранее.