Pe 20 februarie 2017, NASA făcea un anunț scurt și sec: ”NASA va organiza o conferință de presă, miercuri, 22 februarie, în care vor fi prezentate noi descoperiri de planete extrasolare. Evenimentul va fi difuzat în direct de către televiziunea NASA și pe site-ul web al agenției.” Anunțul a fost preluat imediat de către mass media și a stârnit o adevărată furtună în satul global al internetului. Așa cum se obișnuiește, au început să prolifereze tot soiul de speculații mai mult sau mai puțin plauzibile. Noroc că nu am avut mult de așteptat. Conferința de presă organizată de către NASA a lămurit lucrurile.
Pe scurt, NASA a anunțat descoperirea a șapte planete similare Terrei, care se rotesc în jurul stelei Trappist-1 (numele sau de catalog este 2MASS J23062928-0502285). Steaua se află la circa 40 de ani lumină de Terra. Trei dintre planetele sistemului stelar Trappist-1 se află în zona locuibilă, dar este posibil ca și pe celelalte patru planete să avem apă în stare lichidă. Evident, avem de-a face cu o descoperire importantă, demnă de toată atenția noastră.
Nu vă supărați pe mine dar, înainte de a trece la prezentarea pe larg a anunțului NASA, sunt obligat să mă întorc în timp.
Puțină istorie
Steaua Trappist a fost descoperită anul 1999 în cadrul celui mai amplu program de cartografiere a cerului, în domeniul infraroșu al spectrului electromagnetic. Acesta purta numele de 2MASS (Two Micron All-Sky Survey) și s-a desfășurat în intervalul 1997 și 2001. Rezultatele acestui program s-au concretizat într-un catalog care conține circa 300 de milioane de obiecte cercești. Toate aceste obiecte au primit câte un număr cu prefixul ”2MASS”.
Dar de unde vine numele Trappist al stelei cu numele de catalog 2MASS J23062928-0502285? Răspunsul este simplu. Ea a devenit un obiectiv de cercetare pentru un telescop robotizat, care face parte din Observatorul La Silla al ESO (European Southern Observatory) din deșertul Atacama, Chile. Numele său complet este: ”TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope–South” (este greu de dat o traducere literală, una aproximativă ar fi: micul telescop de Sud pentru observarea tranzitelor planetelor și planetesimalelor). Dacă vă uitați la literele cu majuscule din denumirea în limba engleză veți descoperi acronimul TRAPPIST, care a dat și numele stelei noastre. Acronimul trădează originea belgiană proiectului acestui telescop, care este operat de la distanță, de la Universitatea din Liege, Belgia. Dacă nu știați, Trappist este numele unei faimoase beri, devenite aproape un simbol național al Belgiei. (Sper să nu reproșeze nimeni că, dând unui telescop, și apoi unei stele, numele unei beri, se cade în derizoriu.) TRAPPIST este un telescop mic, după standardele actuale dar, fiind dedicat în principal căutării planetelor extrasolare, el este un instrument științific de o importanță excepțională.
La patru ani după intrarea în funcțiune o echipă internațională, condusă de către Michaël Gillon, cercetător la Universitatea Liege, anunța o descoperire importantă. În jurul stelei 2MASS J23062928-0502285, care între timp a primit un numele Trappist-1, mai ușor de reținut, orbitează trei planete alcătuite din roci cu dimensiuni similare cu cele ale Terrei. Cel puțin două dintre ele se află în zona locuibilă, adică în zona în care apa poate rămâne lichidă la suprafață, iar viața ar putea fi posibilă. Pentru cea de-a treia planetă nu s-au putut determina cu suficientă precizie parametri orbitali, nefiind exclus ca și această planetă să se afle în zona locuibilă a stelei Trappist-1.
Lucrarea în care erau prezentate aceste concluzii a fost publicată în ziua de 12 mai 2016, în revista Nature. Din păcate, spre deosebire de anunțul NASA din 22 februarie 2017, acest comunicat nu a stârnit prea mare interes în rândul publicului larg. Motivul doar îl pot bănui: Nici Universitatea din Liege și nici măcar ESO (European Southern Observatory) nu dispun de uriașul aparat de comunicare pe care îl are la dispoziție NASA. În cazul agenției spațiale americane a fost de ajuns anunțul scurt, pe care l-am prezentat la începutul articolului, pentru declanșarea unei adevărate furtuni de share-uri și like-uri pe principala rețea de socializare de pe internet.
Asta nu însemană că anunțul din mai 2016 a trecut neobservat de către oamenii de știință. Astronomii știau că avem de-a face cu o descoperire extrem de importantă. Sistemul planetar al stelei Trappist-1 se află suficient de aproape de noi, pentru a putea studia atmosferele planetare, cu ajutorul instrumentelor din prezent sau, mai degrabă, cu instrumentele care vor fi disponibile în următorul deceniu. Din acest motiv, Trappist-1 a devenit o un obiect important pentru cercetarea astronomică.
Acestea fiind zise, să revenim în prezent.
Șapte planete
Mai multe instrumente astronomice au fost folosite pentru a aduce informații noi despre sistemul planetar al stelei Trappist-1, dar rezultate cu adevărat spectaculoase au fost obținute cu ajutorul telescopului spațial Spitzer, al NASA. Acesta este un telescop care ”vede” în infraroșu, care a fost lansat de către NASA în anul 2003. Din anul 2009 Spitzer, după epuizarea heliului lichid care era folosit pentru răcirea senzorilor camerei în infraroșu (Infrared Array Camera – IRAC), operează doar cu doi dintre ei: cei pentru lungimile de undă de 3,6 și 4,5 microni. Pentru detectarea planetelor extrasolare, întocmai ca telescopul spațial Kepler, Spitzer folosește metoda tranzitului, altfel spus măsoară micile variații de luminozitate ale unei stele, atunci când o planetă trece prin fața ei.
Pentru a obține rezultate cât mai bune, Spitzer a urmărit neîntrerupt, timp de 20 de zile steaua Trappist-1. În acest timp au fost identificate 34 de tranzite planetare. Datele astfel obținute au fost completate cu altele, colectate cu ajutorul unor telescoape terestre. Astfel au putut fi identificate șapte planete care se rotesc în jurul stelei Trappist. Pentru 6 dintre ele s-au putut determina caracteristicile suficient de precis, în timp ce pentru a șaptea, care a efectuat doar un tranzit pe perioada campaniei de observare, datele nu sunt suficient de precise.
Sistemul planetar
O primă observație: toate cele șapte planete se rotesc în jurul stelei Trappist-1 la o distanță mult mai mică decât cea dintre Soare și Jupiter. În consecință, perioadele lor orbitale sunt foarte scurte. Primele șase dintre ele au o perioadă orbitalăc cuprinsă între 1,5 și 12 zile terestre, iar cea de-a șaptea (pentru care nu avem destule date) are o perioadă orbitală aflată undeva între 14 și 35 de zile terestre.
O a doua observație: orbitele planetelor din sistemul Trappist nu sunt distribuite la întâmplare. Ele par a fi în rezonanță orbitală. Asta însemană că raportul dintre perioadele orbitale a două planete învecinate poate fi exprimat prin raportul dintre două numere întregi. Să vă dau un exemplu: în timp ce planeta cea mai apropiată de stea parcurge opt orbite, planeta următoare parcurge cinci, iar cea de a treia planetă de la stea parcurge trei orbite. Această constatare este foarte importantă. Ea sugerează că planetele stelei Trappist-1 s-au format undeva la mare distanță de astrul central, după care au migrat pe orbitele stabile actuale. Deoarece s-au format în regiuni extrem de reci, în care compușii volatili, cum ar fi apa și dioxidul de carbon, ar fi înghețat face posibil ca, după migrarea către zonele apropiate de stea, aceștia să se topească și să se evapore, formând astfel oceane și atmosfere.
Cea de-a treia observație este de fapt o întrebare: planetele din sistemul Trappist-1 sunt alcătuite din roci? Pentru a răspunde la această întrebare ar trebui să le cunoaștem densitatea. Pentru asta ar trebui să avem determinate masa și volumul lor. Din păcate, prin metoda tranzitului nu putem măsura decât dimensiunile planetelor. S-ar părea că ne aflăm în fața unei probleme de nerezolvat, o singură ecuație cu două necunoscute: masa și densitatea. Totuși, în cazul planetelor sistemului Trappist-1 a fost găsită o soluție ingenioasă. Deoarece distanțele dintre ele sunt relativ mici, ele exercită o atracție gravitațională, atunci când trec una pe lângă alta. Asta face ca unele tranzite planetare să se producă mai devreme sau mai târziu decât ar fi de așteptat. Măsurând aceste variații și introducându-le în modele planetare complicate s-a putut estima masa celor șapte planete. Toate par a fi alcătuite din roci, întocmai ca Pământul.
Cea de-a patra observație este tot o întrebare: planetele sistemului planetar Trappist-1 posedă atmosfere? Dacă da, atunci care este compoziția lor? Acestea sunt întrebări foarte importante. Ele ar putea oferi indicii despre existența vieții pe una, sau pe mai multe, dintre planetele care se rotesc în jurul stelei Trappist-1. Metoda folosită pentru analiză este relativ simplă. Atunci când o planetă trece prin fața stelei, în funcție de compoziția atmosferei ei, vor fi absorbite anumite lungimi de undă ale luminii emise de stea. Metoda a fost folosită deja, în alte situații, cu bune rezultate, chiar de către telescopul spațial Spitzer. Din nefericire în cazul sistemului planetar Trappist-1, rezoluția acestuia nu este suficientă pentru a obține informații asupra atmosferelor planetare. Nici măcar cu telescopul spațial Hubble nu s-ar putea obține informații concludente. Deocamdată știm că cele mai apropiate două planete de steaua Trappist-1 au o atmosferă groasă bogată în hidrogen. Va trebui să mai așteptăm o vreme, nu prea mult, până când vor intra în funcțiune telescoape mai performante, cu o rezoluție mai bună, pentru a rezolva această problemă.
Ultima observație, tot o întrebare: există apă lichidă pe aceste planete? Așa cum arătam la cea de-a doua observație, se pare că planetele sistemului Trappist-1 s-au format undeva departe de astrul central. Asta a oferit condițiile ca, pe timpul formării lor, ele să acumuleze cantități de apă sub formă de gheață. În prezent putem spera ca pe cele trei planete aflate în zona locuibilă să avem oceane. Pe de altă parte, pentru planetele care se află departe de stea, se estimează că, datorită încălzirii produse de procesele mareice provocate e astrul central, există șanse ca și aici să găsim apă lichidă. Un proces similar îl găsim în cazul satelitului jupiterian Europa.
Acestea fiind zise, putem încerca să abordăm…
Posibila viață
Steaua Trappist-1 este o stea roșie pitică ultrarece. Masa sa reprezintă numai 8% din masa Soarelui sau, dacă vreți, este de 84 de ori mai mare decât masa planetei Jupiter. De altfel diametrul acesteia este cu doar 14% mai mare decât cel al celei mai mari planete din Sistemul Solar, datorită creșterii densității ca urmare a comprimării gravitaționale. Trappist-1 emite doar circa 0,05% din energia Soarelului. Dintr-o altă perspectivă, ar fi necesare mai bine de 1.900 de stele similare lui Trappist-1 pentru obține o energie echivalentă cu cea emisă de Soare. Cea mai mare parte a luminii emisă de către stea se află în domeniul infraroșu. Chiar dacă planetele despre care discutăm se află extrem de aproape de astrul central, dacă le-am vizita cândva, în plină zi, cerul nu ar fi mai luminos decât cel al Pământului imediat după apusul Soarelui. Și încă o remarcă vizuală. Spectacolul cerului de pe oricare dintre planetele sistemului Trappist ar fi unul fascinant. Am vedea celelelte planete nu ca pe niște puncte, ci ca pe niște discuri, cu dimensiunea aparentă similară cu cea a Lunii.
Ar putea apărea viața pe vreuna dintre planetele sistemului planetar Trappist-1? Răspunsul scurt ar fi unul afirmativ. Dar nu trebuie să ne grăbim. Stelele din categoria din care face parte și Trappist-1 sunt foarte active mai ales în perioada de început a vieții lor. Trappist-1 este o stea tânără, se pare are numai 500 de milioane de ani de existență. Din când în când emite emite puternice, și ucigașe, fluxuri de radiații X și ultraviolet. Shawn Domagal-Goldman, cercetător la NASA Goddard Space Flight Center, rezuma astfel situația: ”Avem motive teoretice pentru a considera că aceste planete [cele din sistemul planetar Trappist-1] se luptă pentru a fi locuibile.”
Mai există și o altă problemă cu care s-ar putea confrunta viața pe planetele sistemului Trappist. Fiind foarte apropiate de astrul central ele ar putea fi ”blocate mareic”. Asta ar însemna că vor arăta aceeași față către stea, întocmai cum Luna își arată aceeași față Pământului. Astfel o parte a planetei se va confrunta cu temperaturi excesive, în timp ce pe partea opusă vor domni noaptea și gerul veșnic. Desigur, avem motive întemeiate să credem că, în prezența unei atmosfere potrivite, se poate produce un transport de căldură dinspre zona luminată către cea întunecată, ceea ce ar echilibra cumva clima planetei. Dar și aici apare o problemă.
Sudii recente, bazate pe simulări computerizate, arată că erupțiile stelare din perioada de tinerețe a stelelor pitice ar putea eroda puternic atmosferele planetelor din vecinătatea lor. Totuși, ar trebui să ținem seama de faptul că aceste modele nu se referă la planete care ar poseda un câmp magnetic suficient de puternic, cum este cazul planetei noastre, care ar putea proteja într-o bună măsură atmosferele planetare. Tom Barclay, cercetător la Centrul de Cercetări Ames, al NASA, este optimist în această privință: ”Este posibil ca atmosferele să se refacă în timp.” și ”Avem de-a face cu evenimente regulate, iar viața s-ar putea adapta la ele. Pe Terra avem forme de viață care sunt capabile să hiberneze pe perioade lungi de timp. Acestea pot să intre într-o stare de suspendare a vieții pe perioade de ani sau chiar decenii. De aceea cred că nu ar trebui să excludem posibilitatea existenței vieții [pe planetele sistemului Trappist-1], ci, dimpotrivă, ar trebui să facem studii suplimentare pentru a vedea dacă viața ar putea prospera aici.”
Îndrăznesc să îi dau dreptate lui Barclay. Chiar dacă îi este vieții foarte greu să apară și să prospere pe planetele stelei Trappist-1, nu avem motive serioase pentru a o exclude. Trebuie să ne continuăm cercetarea. Un prim obiectiv ar fi studierea existenței, sau inexistenței, atmosferelor planetare. Dacă acestea există și dacă ele ar conține vapori de apă, atunci am avea un prim indiciu solid al existenței unor condiții favorabile pentru apariția vieții acolo. Apoi am putea merge mai departe și să verificăm dacă în acele atmosfere este prezent oxigenul. Acesta ar fi un bun indiciu pentru existența vieții. Am mai spus-o și cu alte ocazii: oxigenul este un gaz extrem de reactiv chimic și nu supraviețuiește prea mult în atmosferele planetelor. Este nevoie ca ceva să îl genereze în permanență. În cazul Pământului, formele timpurii de viață, prin metabolismul lor, au îmbogățit atmosfera terestră cu oxigen, făcând posibilă evoluția formelor complexe de viață.
Încheiere
Vestea bună este că această cercetare a început. Telescopul spațial Hubble are deja drept obiectiv de studiu căutarea atmosferelor planetelor care se rotesc în jurul stelei Trappist-1. Vom avea doar câteva indicii, deoarece, așa cum vă spuneam ceva mai devreme, ele se află la limita posibilităților tehnice ale bătrânului telescop spațial. Acesta va fi doar un prim pas. Cu siguranță vor urma alții. Telescoapele viitorului, mult mai puternice decât cele ale prezentului, ne vor aduce răspunsurile pe care le așteptăm.
