Pada bulan Februari 2017, dunia terkejut mengetahui bahawa para astronom - menggunakan data dari teleskop TRAPPIST di Chile dan Teleskop Angkasa Spitzer - telah mengenal pasti sistem tujuh eksoplanet berbatu dalam sistem TRAPPIST-1. Seolah-olah ini tidak cukup menggembirakan bagi penggemar exoplanet, ini juga menunjukkan bahawa tiga dari tujuh planet itu mengorbit di zon yang dapat dihuni bintang (aka. "Goldilocks Zone").
Sejak masa itu, sistem ini menjadi tumpuan kajian dan tinjauan lanjutan untuk menentukan apakah salah satu planetnya dapat dihuni atau tidak. Secara intrinsik kajian ini menjadi persoalan sama ada planet-planet tersebut mempunyai air cair di permukaannya atau tidak. Tetapi menurut kajian baru oleh pasukan ahli astronomi Amerika, planet-planet TRAPPIST sebenarnya mungkin mempunyai terlalu banyak air untuk menampung kehidupan.
Kajian yang berjudul "Migrasi ke Dalam Planet TRAPPIST-1 seperti yang disimpulkan dari Komposisi Kaya Airnya", baru-baru ini muncul dalam jurnal Astronomi Alam. Kajian ini diketuai oleh Cayman T. Unterborn, ahli geologi dengan School of Earth and Space Exploration (SESE), dan termasuk Steven J. Desch, Alejandro Lorenzo (juga dari SESE) dan Natalie R. Hinkel - ahli astrofizik dari Universiti Vanderbilt , Nashville.
Seperti disebutkan, banyak kajian telah dilakukan yang berusaha untuk menentukan apakah ada planet TRAPPIST-1 yang dapat dihuni. Walaupun ada yang menekankan bahawa mereka tidak akan dapat bertahan lama di atmosfer mereka kerana fakta bahawa mereka mengorbit bintang yang berubah-ubah dan rentan menyala (seperti semua kerdil merah), kajian lain mendapati bukti bahawa sistem itu dapat kaya dengan air dan sesuai untuk pertukaran hidup.
Demi kajian mereka, pasukan menggunakan data dari tinjauan sebelumnya yang berusaha meletakkan batasan pada jisim dan diameter planet TRAPPIST-1 untuk mengira kepadatannya. Sebilangan besar ini berasal dari kumpulan data yang disebut Hypatia Catalog (dikembangkan oleh penulis penyumbang Hinkel), yang menggabungkan data dari lebih dari 150 sumber sastera untuk menentukan banyaknya bintang yang dekat dengan Matahari kita.
Dengan menggunakan data ini, pasukan membuat model komposisi jejari massa untuk menentukan kandungan mudah berubah dari setiap planet TRAPPIST-1. Apa yang mereka perhatikan adalah bahawa planet TRAPPIST secara tradisional ringan untuk badan berbatu, menunjukkan kandungan unsur mudah meruap yang tinggi (seperti air). Pada dunia berkepadatan rendah yang serupa, komponen mudah menguap biasanya dianggap berbentuk gas atmosfera.
Tetapi seperti yang dijelaskan Unterborn dalam artikel berita SESE baru-baru ini, planet TRAPPIST-1 adalah perkara yang berbeza:
"[T] dia planet TRAPPIST-1 berjisim terlalu kecil untuk menahan cukup gas untuk menampung defisit kepadatan. Walaupun mereka dapat menahan gas, jumlah yang diperlukan untuk menampung defisit ketumpatan akan membuat planet ini lebih membengkak daripada yang kita lihat. "
Oleh kerana itu, Unterborn dan rakan-rakannya menentukan bahawa komponen berkepadatan rendah dalam sistem planet ini mestilah air. Untuk menentukan berapa banyak air yang ada, pasukan menggunakan pakej perisian unik yang dikembangkan yang dikenali sebagai ExoPlex. Perisian ini menggunakan kalkulator fizik mineral canggih yang membolehkan pasukan menggabungkan semua maklumat yang ada mengenai sistem TRAPPIST-1 - bukan hanya jisim dan jejari planet individu.
Apa yang mereka dapati ialah bahawa planet dalam (b dan c) "kering" - mempunyai kurang daripada 15% air secara jisim - sementara planet luar (f dan gmempunyai lebih daripada 50% air secara berjisim. Sebagai perbandingan, Bumi hanya mempunyai 0,02% air secara jisim, yang bermaksud bahawa dunia ini mempunyai jumlah yang setara dengan beratus-ratus lautan berukuran Bumi. Pada dasarnya, ini bermaksud bahawa planet TRAPPIST-1 mungkin mempunyai terlalu banyak air untuk menampung kehidupan. Seperti yang dijelaskan oleh Hinkel:
“Kami biasanya menganggap memiliki air cair di planet ini sebagai cara untuk memulai hidup, kerana kehidupan, seperti yang kita ketahui di Bumi, sebagian besar terdiri dari air dan memerlukannya untuk hidup. Walau bagaimanapun, planet yang merupakan dunia perairan, atau planet yang tidak mempunyai permukaan di atas air, tidak mempunyai kitaran geokimia atau unsur penting yang benar-benar diperlukan untuk kehidupan. "
Penemuan ini tidak memberi pertanda baik bagi mereka yang percaya bahawa bintang jenis M adalah tempat yang paling mungkin mempunyai planet yang dapat dihuni di galaksi kita. Bukan hanya kerdil merah jenis bintang yang paling biasa di Alam Semesta, menyumbang 75% bintang di Galaksi Bima Sakti sahaja, beberapa bintang yang agak dekat dengan Sistem Suria kita didapati mempunyai satu atau lebih planet berbatu yang mengorbitnya.
Selain TRAPPIST-1, ini termasuk Bumi super yang ditemui di sekitar LHS 1140 dan GJ 625, tiga planet berbatu yang ditemui di sekitar Gliese 667, dan Proxima b - eksoplanet terdekat dengan Sistem Suria kita. Di samping itu, tinjauan yang dilakukan menggunakan spektrograf HARPS di Observatorium La Silla ESO pada tahun 2012 menunjukkan bahawa mungkin terdapat berbilion planet berbatu yang mengorbit di zon bintang kerdil merah yang dapat dihuni di Bima Sakti.
Malangnya, penemuan terbaru ini menunjukkan bahawa planet sistem TRAPPIST-1 tidak sesuai untuk kehidupan. Lebih-lebih lagi, mungkin tidak ada kehidupan yang cukup untuk menghasilkan biosignature yang dapat dilihat di atmosfera mereka. Di samping itu, pasukan juga menyimpulkan bahawa planet TRAPPIST-1 pasti telah membentuk ayah dari bintang mereka dan berhijrah ke dalam dari masa ke masa.
Ini berdasarkan fakta bahawa planet TRAPPIST-1 yang kaya dengan ais jauh lebih dekat dengan "garis ais" bintang mereka daripada yang kering. Di mana-mana sistem suria, planet-planet yang berada di dalam garis ini akan menjadi lebih kuat kerana airnya akan menguap, atau mengembun untuk membentuk lautan di permukaannya (jika ada atmosfera yang mencukupi). Di luar garis ini, air akan mengambil bentuk ais dan dapat bertambah untuk membentuk planet.
Dari analisis mereka, pasukan menentukan bahawa planet TRAPPIST-1 pasti terbentuk di luar garis ais dan berhijrah ke bintang tuan rumah mereka untuk menganggap orbit mereka sekarang. Namun, kerana bintang jenis M (kerdil merah) diketahui paling terang setelah bentuk pertama dan redup dari masa ke masa, garis ais juga akan bergerak ke dalam. Seperti yang dijelaskan oleh pengarang bersama Steven Desch, sejauh mana planet-planet berpindah bergantung pada kapan mereka terbentuk.
"Semakin awal planet terbentuk, semakin jauh dari bintang yang harus mereka terbentuk untuk memiliki begitu banyak ais," katanya. Berdasarkan berapa lama planet berbatu terbentuk, pasukan itu menganggarkan bahawa planet-planet tersebut semestinya berada dua kali lebih jauh dari bintang mereka seperti sekarang. Walaupun terdapat petunjuk lain bahawa planet dalam sistem ini bermigrasi dari masa ke masa, kajian ini adalah yang pertama untuk mengukur migrasi dan menggunakan data komposisi untuk menunjukkannya.
Kajian ini bukan yang pertama menunjukkan bahawa planet yang mengorbit bintang kerdil merah sebenarnya adalah "dunia air", yang bermaksud bahawa planet berbatu dengan benua di permukaannya adalah perkara yang agak jarang berlaku. Pada masa yang sama, kajian lain telah dilakukan yang menunjukkan bahawa planet-planet seperti itu cenderung mengalami kesulitan memegang atmosfer mereka, menunjukkan bahawa mereka tidak akan kekal di dunia perairan untuk waktu yang lama.
Walau bagaimanapun, sehingga kita dapat melihat planet-planet ini dengan lebih baik - yang mungkin dilakukan dengan penggunaan instrumen generasi seterusnya (seperti Teleskop Angkasa James Webb) - kita akan dipaksa berteori tentang apa yang kita tidak tahu berdasarkan apa yang kita lakukan. Dengan perlahan-lahan mempelajari lebih lanjut mengenai ini dan eksoplanet lain, kemampuan kita untuk menentukan di mana kita seharusnya mencari kehidupan di luar Sistem Suria kita akan diperhalusi.
