과학자들은 잠재적으로 거주 가능한 행성의 대기가 제거되어 결국 세계인 Trappist-1e가 거주할 수 없게 될 수 있다는 사실을 발견했습니다. 이러한 추상화는 행성이 적색 왜성 모항성 주위를 돌면서 발생하는 전류에 의해 발생하는 것으로 보입니다.
이 외계 행성이 작은 적색왜성 주위를 공전하는 트라피스트-1 시스템이 외계 생명체 탐색의 주요 목표 중 하나였기 때문에 이는 중요한 발견입니다. 행성계에 있는 지구와 같은 일곱 개의 암석 세계 중 적어도 세 개는 행성이 액체 물을 지탱할 수 있을 만큼 너무 뜨겁지도 너무 차갑지도 않은 별 주변 지역인 거주 가능 구역에 있습니다.
그러나 대기가 없는 행성은 “골디락스 구역”이라고도 알려진 거주 가능 구역에 있더라도 액체 물을 담을 수 없습니다. 이는 트라피스트-1e가 지구에서 40광년 떨어진 적색 왜성 트라피스트-1의 거주 가능 구역에 있을 수 있지만 거주 가능성은 일시적일 수 있음을 보여줍니다.
Trappist-1e의 대기에 영향을 미치는 동일한 현상은 이 거주 가능 구역에 있는 다른 행성의 대기에도 영향을 미칠 수 있으며, 이는 이 시스템에서 생명체를 찾을 가능성에 대한 나쁜 소식입니다.
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외계 행성의 대기를 제거하는 방법
트라피스트-1e의 크기는 대략 지구와 비슷하지만 질량은 우리 행성 질량의 약 0.7배에 달합니다. 별에서 네 번째 행성으로, 지구와 태양 거리의 0.028배에 불과한 거리에서 공전하며, 지구일 6.1일 만에 한 바퀴를 돌고 있다.
이러한 근접성에도 불구하고 Trappist-1은 태양보다 훨씬 작고 온도가 낮기 때문에 거주 가능 구역은 우리 별의 거주 가능 구역보다 표면에 훨씬 더 가깝습니다. 이를 위해 TRAPPIST-1e의 대기를 제거하는 것은 이 적색 왜성에서 나오는 방사선이 아니라 “항성풍”이라고 불리는 별에서 나오는 전하 입자의 바람인 것으로 보입니다.
Cecilia Garafo는 “우리는 TRAPPIST-1e가 매우 다른 항성풍 조건과 압력 사이에서 매우 빠르게 이동하여 행성 자기장의 일종의 맥동 압축과 이완을 초래하면서 행성 궤도 전체에서 우주 날씨가 어떻게 변화하는지 살펴보았습니다.”라고 말했습니다. 팀. Harvard와 Smithsonian의 회원이자 천체물리학자가 Space.com에 말했습니다. “이것은 전기 히터처럼 대기를 가열하는 상층 대기, 즉 전리층에 강력한 전류를 생성합니다.”
지구는 또한 태양풍의 변화를 경험하고 있으며, 이로 인해 대기가 비슷한 수준으로 상승한다고 Jarrafo는 설명했습니다. 차이점은 TRAPPIST-1e가 느끼는 열은 지구가 태양풍으로 겪는 열보다 최대 100,000배 더 강하다는 것입니다. 이는 Trappist-1e가 별 주위를 빠르게 움직이고 있으며 그 움직임이 팀이 “전압 지향 줄 가열”이라고 부르는 강렬한 열을 소멸하고 생성하는 강력한 전리층 전류를 구동하기 때문입니다.
연구팀은 2017년에도 이런 효과를 예상했지만, 지금은 그 효과가 얼마나 강력하게 발견됐는지에 연구진은 놀랐다.
Jarrafo는 “TRAPPIST-1e의 경우 열이 상부 대기를 증발시킬 정도로 강력할 수 있습니다.”라고 말했습니다. “수백만 년에 걸쳐 이 현상으로 인해 행성은 전체 대기를 잃을 수 있습니다.”
연구팀의 연구에 따르면 행성이 대기를 잃는 데에는 두 가지 이상의 방법이 있는 것으로 나타났습니다.
Lowell 우주 과학 기술 센터의 팀원이자 연구원인 Ofer Cohen은 Space.com에 외계 행성 대기의 손실은 일반적으로 일부 외부 과정에 의해 발생하는 것으로 생각된다고 말했습니다. 여기에는 대기를 가열하여 탈출시키는 별의 강력한 방사선이나 행성을 날려버리는 항성풍의 대전 입자가 포함되어 강력한 벗겨짐 효과를 유발합니다.
“이 경우 온난화와 그에 따른 대기 손실은 오로지 행성의 빠른 움직임에 의해서만 발생합니다. 따라서 행성은 움직이는 것만으로도 대기를 잃게 될 운명에 처해 있습니다.”라고 Cohen은 말했습니다. “마치 우리가 너무 게으른 나머지 차 지붕에 쌓인 눈을 치우지 못한 채 차 주위를 움직이는 공기가 우리를 대신해 눈을 치워주기를 바라면서 운전을 시작하는 것과 같습니다. 적어도 그게 우리가 하는 일입니다. 보스턴 지역에서.
“행성이 대기를 이용해 그런 일을 할 수 있다는 게 멋지다고 생각해요.”
다른 Trappist-1 행성은 어떻습니까?
지구상의 자기권은 하전 입자를 자기장선 아래로 지구 밖으로 전환시켜 대기를 보호합니다. 강한 자기장이 부족한 화성은 태양풍과 강한 태양복사로 인해 대기가 벗겨졌습니다. 사실, 그 결과 붉은 행성은 우주로 물을 잃었을 수도 있습니다.
트라피스트-1e 역시 자기권을 갖고 있는 것으로 생각되지만, 이번 결과는 대기권이 사라지는 것을 막기에는 충분하지 않을 수 있음을 보여준다.
Garaffo는 “일반적으로 행성의 자기장은 보호 거품처럼 작용하지만 TRAPPIST-1e 주변에서는 거품이 손상됩니다. 행성의 자기장은 별의 자기장과 연결되어 별의 입자가 별에 닿을 수 있는 경로를 만듭니다. 행성을 직접적으로.” “이것은 대기를 제거할 뿐만 아니라 상당히 가열하여 TRAPPIST-1e와 그 이웃이 전체 대기를 잃을 위험에 노출되게 만듭니다.”
트라피스트-1e는 암석으로 이루어진 이 매혹적인 행성계의 중심에 위치한 적색 왜성에서 네 번째 행성입니다. 천문학자들은 이전에 별에 가장 가까운 외계행성인 트라피스트-1b가 이미 대기를 잃은 것으로 보인다는 사실을 발견했습니다.
연구팀은 전위로 인한 줄 가열이 Trappist-1f와 Trappist-1g에도 영향을 미쳐 Trappist-1e보다 그 정도는 적지만 대기를 제거할 수 있다고 믿고 있습니다. 이는 지구와 태양 사이의 별 거리가 각각 0.038배와 0.04683배에 해당하는 이 행성들이 트라피스트-1e보다 적색왜성 항성풍을 통해 더 느리게 움직이기 때문입니다.
Jarrafo는 “TRAPPIST-1에 가까운 행성은 더 극단적인 운명을 갖게 될 것이고, 멀리 있는 행성은 약간 더 온화한 운명을 갖게 될 것입니다.”라고 Jarrafo는 말했습니다. “나는 모든 Trappist-1 행성이 어떤 대기도 유지하는 데 어려움을 겪을 것이라고 생각합니다.”
연구팀의 발견은 Trappist-1 시스템을 넘어 태양계 밖의 생명체와 거주 가능한 외계 행성을 찾는 데에도 영향을 미칠 수 있습니다. 그들은 별에 가까운 외계행성이 별의 거주 가능 구역 내에 있더라도 대기를 잃을 가능성이 높다고 지적합니다.
결과는 또한 생명의 존재를 나타내는 분자, 즉 바이오마커를 포함하는 행성이 어느 별에 있을 수 있는지 제안하는 데 도움이 될 수 있습니다.
“우리의 연구에 따르면 그러한 저질량 모항성은 대기가 있는 행성을 모이는 데 가장 유망하지 않을 수 있습니다.”라고 Jarravo는 결론지었습니다. “거주 가능한 행성을 지원할 수 있는 호스트 별을 식별하고 제임스 웹 우주 망원경과 미래 관측소를 사용하여 대기 이동을 모니터링할 뿐만 아니라 이러한 결과를 바이오마커 측면에서 해석하는 기술을 구축합니다.”
팀의 연구는 2월 16일에 발표되었습니다. 천체 물리학 저널.
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