L'astrophysicien de Florida Tech Howard Chen propose de nouvelles informations pour aider à la recherche de vie de la NASA au-delà de la Terre. Son dernier travail théorique étudie le système planétaire Trappist-1, l'un des systèmes exoplanétaires les plus étudiés de la galaxie. Il a attiré l'attention des scientifiques pour son potentiel d'accueillir de l'eau, et donc peut-être la vie, sur ses planètes. Maintenant, il propose une explication pour expliquer pourquoi les télescopes n'ont pas encore trouvé de signes définitifs.
L'article, « Born Dry Or Born Wet? Une palette d'histoires de croissance de l'eau dans les analogues Trappist-1 et les systèmes planétaires compacts », a été rédigé par Chen, professeur adjoint de sciences de l'espace, et des chercheurs de la NASA, de l'Université Johns Hopkins et de l'Université Harvard. Il a été publié dans Les lettres de journal astrrophysique En septembre et explore la probabilité que les trois exoplanètes les plus intimes de Trappist-1 ne contiennent pas d'eau lorsqu'ils se sont formés, malgré l'existence dans une zone où l'eau est viable.
Trappist-1 est une star du nain rouge située à environ 40 années-lumière de nous. (Une année légère est d'environ 6 billions de miles.) Il est censé avoir environ 7,6 milliards d'années, soit 3 milliards d'années de plus que notre soleil.
Les astronomes sont captivés par le système Trappist-1 car ses sept planètes connues sont rocheuses et en forme de terre. Ils se situent également dans la zone habitable de l'étoile, qui est la distance de distance d'une étoile dans laquelle les températures ne sont pas trop chaudes ou trop froides pour soutenir l'eau liquide.
Les chercheurs recherchent des preuves d'eau sur ces planètes, mais n'ont pas encore détecté quoi que ce soit. Certains pensent que le manque de gaz dans l'atmosphère perturbe la lumière nécessaire pour ramasser des visuels détaillés. D'autres prédisent que l'eau aurait pu échapper aux atmosphères des planètes tout au long de leur évolution.
Chen et son équipe ont cependant décidé de rechercher une théorie différente: qu'il n'y avait pas d'eau pour commencer car il n'y avait pas de gaz pour le contenir. Il ne le testerait pas dans une perspective d'observation, mais avec la modélisation mathématique de la formation initiale des planètes.
« Vous avez des astronomes qui utilisent des télescopes pour voir ce qui existe. Je viens d'une perspective différente », a déclaré Chen. « J'essaie tous les deux d'expliquer ce que nous voyons en essayant de faire des prédictions sur ce que nous ne pouvons pas. »
Les chercheurs ont créé des modèles qui ont examiné la composition et la croissance de ces planètes commençant lorsqu'ils étaient aussi petits que 1 kilomètre de large. Ils ont simulé comment le matériel s'est agrégé pendant les collisions avec d'autres objets célestes jusqu'à ce qu'ils atteignent leurs formations planétaires finales.
Il existe plusieurs facteurs clés dans les événements de collision qui influencent fortement la composition finale d'une planète. Les modèles de Chen ont incorporé la livraison d'impact, qui est le transfert de matériaux comme l'eau et les gaz lors d'une collision céleste; L'érosion de l'impact, qui fait référence à l'élimination des matériaux dans l'atmosphère d'une planète en raison d'un impact; et l'échange du manteau-atmosphère, qui est le transfert d'eau et de gaz entre l'atmosphère et le manteau d'une planète pour maintenir ses conditions.
L'équipe a dirigé des centaines de simulations de collision, qui ont renvoyé des milliers de possibilités différentes sur la façon dont les planètes de Trappist-1 auraient pu se former. Ils variaient plusieurs composants, tels que la quantité d'eau disponible pour le système, le profil de l'environnement de formation de planète initial, les profils de densité des planètes et les conditions initiales du système. Pour les mondes intérieurs, en particulier les trois premières planètes, la plupart des simulations sont revenus secs.
« Quoi que nous ayons fait, nous ne pouvions pas avoir beaucoup d'eau dans ces planètes intérieures », a déclaré Chen.
Il pense que la principale raison pour laquelle les planètes ne pouvaient pas acquérir de l'eau est due à la nature des événements de collision. Les collisions de planète compacte sont une vitesse plus élevée, ils sont donc plus agressifs et énergiques, a déclaré Chen. Cela signifie qu'au lieu d'acquérir du matériel pour une atmosphère gazeux, les atmosphères des planètes ont été complètement éliminées par la puissance des collisions. Sans gaz dans l'atmosphère pour contenir de l'eau, il est possible que toute eau existante ait été échappée dans l'espace lors de ces événements de collision.
Comprendre les premières caractéristiques d'une planète, sa teneur en eau, à l'air et au carbone, renforce les bases de leur évolution. De cette façon, lorsque les chercheurs identifient une planète qui semble viable pour la vie au niveau de la surface, ils peuvent utiliser le modèle de Chen pour simuler ce que ces mondes éloignés pourraient ressembler à l'intérieur, à la surface et dans l'air.
La combinaison du contexte théorique de la formation d'une planète avec l'État dans lequel elle a été découverte peut aider les chercheurs – et la NASA – prendre des décisions efficaces et informées sur lesquelles les planètes méritent d'être étudiées et quand il est temps de passer à la suivante.
