La impresión de un artista del amanecer perpetuo que podría recibir a los visitantes en la superficie del planeta TRAPPIST-1f. Si el planeta está bloqueado por las mareas, la "región del terminador" que divide el lado nocturno y el lado diurno del planeta podría ser un lugar donde la vida podría afianzarse, incluso si el lado diurno es bombardeado por protones energéticos. En esta imagen, TRAPPIST-1e puede verse como una media luna en la parte superior izquierda de la imagen, d es la media luna, y c es un punto brillante al lado de la estrella. Crédito:NASA / JPL-Caltech
Desde su descubrimiento en 2016, Los científicos planetarios están entusiasmados con TRAPPIST-1, un sistema donde siete planetas rocosos del tamaño de la Tierra orbitan alrededor de una estrella fría. Tres de los planetas están en la zona habitable, la región del espacio donde el agua líquida puede fluir sobre las superficies de los planetas. Pero dos nuevos estudios realizados por científicos del Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona pueden llevar a los astrónomos a redefinir la zona habitable de TRAPPIST-1.
Es probable que los tres planetas en la zona habitable se enfrenten a un formidable oponente a la vida:partículas de alta energía arrojadas desde la estrella. Por primera vez, Federico Fraschetti y un equipo de científicos del Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian han calculado la fuerza con la que estas partículas están golpeando los planetas.
Mientras tanto, Hamish Hay, un estudiante de posgrado en el Laboratorio Lunar y Planetario, ha descubierto que el tira y afloja gravitacional que los planetas TRAPPIST-1 están jugando entre sí está elevando las mareas en sus superficies, posiblemente impulsando la actividad volcánica o calentando océanos aislados por hielo en planetas que de otra manera serían demasiado fríos para sustentar la vida.
Tanto el artículo de Fraschetti como el estudio de Hay, "Mareas entre planetas TRAPPIST-1, "se publicaron recientemente en el Diario astrofísico .
Protones punzantes
La estrella del sistema TRAPPIST-1A, es más pequeño, menos masivo y 6, 000 grados Fahrenheit más frío que nuestros 10, Sol de 000 grados. También es extremadamente activo, lo que significa que emite grandes cantidades de protones de alta energía, las mismas partículas que causan las auroras en la Tierra.
Fraschetti y su equipo simularon los viajes de estas partículas de alta energía a través del campo magnético de la estrella. Descubrieron que el cuarto planeta, el más interno de los mundos dentro de la zona habitable de TRAPPIST-1, puede estar experimentando un poderoso bombardeo de protones.
"El flujo de estas partículas en el sistema TRAPPIST-1 puede ser hasta 1 millón de veces más que el flujo de partículas en la Tierra, "Dijo Fraschetti.
El tamaño relativo de los planetas TRAPPIST-1 y sus órbitas. Todo el sistema TRAPPIST-1 podría caber dentro de la órbita de Mercurio, con mucho espacio de sobra. La banda roja indica las órbitas donde el espacio es demasiado caliente para que el agua líquida se acumule, la banda azul indica dónde el espacio es demasiado frío para que el agua sea líquida, y la banda verde indica la zona habitable. Crédito:NASA / JPL-Caltech
Esto fue una sorpresa para los científicos, aunque los planetas están mucho más cerca de su estrella que la Tierra del sol. Las partículas de alta energía se transportan a través del espacio a lo largo de campos magnéticos, y el campo magnético de TRAPPIST-1A está fuertemente enrollado alrededor de la estrella.
"Se espera que las partículas queden atrapadas en estas líneas de campo magnético fuertemente envueltas, pero si introduces turbulencias, ellos pueden escapar, moviéndose perpendicularmente al campo estelar promedio, "Dijo Fraschetti.
Las llamaradas en la superficie de la estrella provocan turbulencias en el campo magnético, permitiendo que los protones se alejen de la estrella. A dónde van las partículas depende de cómo el campo magnético de la estrella se aleje de su eje de rotación. En el sistema TRAPPIST-1, la alineación más probable de este campo traerá protones energéticos directamente a la cara del cuarto planeta, donde podrían romper moléculas complejas que se necesitan para construir vida, o tal vez podrían servir como catalizadores para la creación de estas moléculas.
Si bien el campo magnético de la Tierra protege a la mayor parte del planeta de los protones energéticos emitidos por nuestro sol, un campo lo suficientemente fuerte como para desviar los protones de TRAPPIST-1 tendría que ser increíblemente fuerte, cientos de veces más poderoso que el de la Tierra. Pero esto no significa necesariamente muerte por vida en el sistema TRAPPIST-1.
Los planetas TRAPPIST-1 probablemente estén bloqueados por mareas, por una cosa, lo que significa que el mismo hemisferio de cada planeta siempre se enfrenta a la estrella, mientras que la noche perpetua envuelve al otro.
"Tal vez el lado de la noche aún sea lo suficientemente cálido para toda la vida, y no es bombardeado por radiación, "dijo Benjamin Rackham, un investigador asociado del Departamento de Astronomía de la UA que no participó en ninguno de los estudios.
Los océanos también podrían protegerse contra protones destructivos de alta energía, ya que el agua profunda podría absorber las partículas antes de que destrocen los componentes básicos de la vida. Las mareas levantadas en estos océanos e incluso en las rocas de los planetas podrían tener otras implicaciones interesantes para la vida.
El concepto de un artista para una vista del sistema TRAPPIST-1 desde cerca de TRAPPIST-1f. El sistema está ubicado en la constelación de Acuario y está a poco menos de 40 años luz de la Tierra. Crédito:NASA / JPL-Caltech
Mareas tirantes
En la tierra, la luna eleva las mareas no solo en los océanos:las fuerzas de las mareas deforman la forma esférica del manto y la corteza de la Tierra, así como. En el sistema TRAPPIST-1, los planetas están lo suficientemente cerca como para que los científicos hayan planteado la hipótesis de que los mundos podrían estar aumentando las mareas entre sí, como lo hace la luna con la Tierra.
"Cuando un planeta o la luna se deforma por las mareas, la fricción en su interior creará calentamiento, "dijo Hay, autor principal del segundo estudio.
Calculando cómo la gravedad de los planetas de TRAPPIST-1 se tiraría y deformaría entre sí, Hay exploró la cantidad de calor que aportan las mareas al sistema.
TRAPPIST-1 es el único sistema conocido en el que los planetas pueden generar mareas significativas entre sí porque los mundos están muy apretados alrededor de su estrella.
"Es un proceso tan único en el que nadie había pensado en detalle antes, y es asombroso que sea algo que suceda, "Dijo Hay. En el pasado, los científicos solo habían considerado las mareas elevadas por la estrella.
Hay descubrió que los dos planetas internos del sistema se acercan lo suficiente como para generar poderosas mareas entre sí. Es posible que el subsiguiente calentamiento de las mareas sea lo suficientemente fuerte como para alimentar la actividad volcánica, que a su vez puede sostener atmósferas. Aunque es probable que los planetas más internos de TRAPPIST-1 estén demasiado calientes en su lado diurno para sustentar la vida, una atmósfera alimentada por un volcán podría ayudar a mover algo de calor a su lado nocturno demasiado frío, calentándolo lo suficiente para evitar que los seres vivos se congelen.
El sexto planeta del sistema, llamado TRAPPIST-1g, está experimentando tirones de marea tanto de la estrella como de los otros planetas. Es el único planeta del sistema donde el calentamiento de las mareas debido a los otros planetas es tan fuerte como el causado por la estrella central. Si TRAPPIST-1g es un mundo oceánico, como Europa o Encelado en nuestro propio sistema solar, el calentamiento de las mareas podría mantener sus aguas calientes.
Los sistemas estelares enanos M como TRAPPIST-1 ofrecen a los astrónomos la mejor oportunidad para buscar vida fuera del sistema solar. y los estudios de Fraschetti y Hay pueden ayudar a los científicos a elegir cómo explorar el sistema en el futuro.
"Necesitamos comprender realmente la idoneidad de estos sistemas para la vida, y los flujos de partículas energéticas y el calentamiento de las mareas son factores importantes para limitar nuestra capacidad para hacer eso, "Dijo Rackham.
