Tot die voorzichtige en zeer verrassende conclusie komen onderzoekers op basis van observaties, uitgevoerd door de James Webb-telescoop. De observaties – die het uiterste van de krachtige telescoop vroegen – veranderen onze kijk op TRAPPIST-1c radicaal.
In 2016 ontdekten wetenschappers dat rond de dwergster TRAPPIST-1 maar liefst zeven planeten cirkelen. De zeven planeten zijn qua grootte grofweg vergelijkbaar met de aarde en draaien in zeer nauwe banen om hun moederster heen; als je het systeem op zou kunnen pakken en TRAPPIST-1 in ons zonnestelsel op de plek van onze zon zou installeren, zou zelfs de buitenste planeet van TRAPPIST-1 (TRAPPIST-1h) nog ruim binnen de omloopbaan van Mercurius blijven. Dat betekent echter niet automatisch dat de planeten – doordat ze zo dichtbij hun moederster staan – ook heel warm zijn. Want TRAPPIST-1 is geen zonachtige ster, maar een ultrakoele dwergster. Hierdoor geeft de ster veel minder energie af dan de zon. Het betekent bijvoorbeeld dat de planeten TRAPPIST-1c, -d en -f ongeveer net zoveel energie opvangen als Venus, de aarde en Mars (in die volgorde). Afgaand op de afstand tot de moederster wordt aangenomen dat drie van de zeven planeten zich in de leefbare zone bevinden. Het gaat dan om TRAPPIST-1e, -f en -g. Deze planeten ontvangen genoeg energie van de moederster om te voorkomen dat eventueel water op hun oppervlakken bevriest, maar ze ontvangen tegelijkertijd ook weer niet zo veel energie dat eventueel water verdampt. Kortom: in theorie zouden deze planeten vloeibaar water (een belangrijke vereiste voor leven zoals wij dat kennen) kunnen herbergen.
James Webb
De afgelopen jaren is er al veel onderzoek gedaan naar TRAPPIST-1 en haar planeten. Maar er zijn nog altijd veel vragen. Bijvoorbeeld over TRAPPIST-1c. Van deze planeet werd aangenomen dat deze qua grootte en temperatuur bijna identiek is aan Venus en dus een dikke atmosfeer bezat. Maar zeker was dat niet. Genoeg reden voor astronomen om de planeet eens onder de loep te nemen. Ze deden daarvoor een beroep op de vorig jaar in gebruik genomen ruimtetelescoop James Webb.
Bevindingen
En die observaties leveren heel verrassende inzichten op, zo is in het blad Nature te lezen. Zo wijzen de waarnemingen van James Webb uit dat TRAPPIST-1c een heel dunne atmosfeer heeft met een minimale hoeveelheid kooldioxide.
Geen zusje van Venus
Het staat haaks op de verwachting dat TRAPPIST-1c een ‘zusje’ van Venus is. Want Venus heeft juist een heel dikke atmosfeer. Die atmosfeer is bovendien zo rijk aan koolstofdioxide dat op de planeet sprake is van een zwaar uit de hand gelopen broeikaseffect, waardoor de oppervlaktetemperaturen oplopen tot wel 500 graden Celsius. Op TRAPPIST-1c loopt het allemaal niet zo’n vaart; door zijn ijle atmosfeer die bovendien arm is aan kooldioxide blijft de oppervlaktetemperatuur op ‘slechts’ 110 graden Celsius hangen, zo schrijven de onderzoekers. “We kunnen een dikke en Venusachtige atmosfeer zeker uitsluiten,” concludeert onderzoeker Laura Kreidberg.
Waarnemingen en modellen
De onderzoekers baseren hun conclusies zoals gezegd op waarnemingen van James Webb. Maar hoewel dit veruit de krachtigste ruimtetelescoop is waar astronomen momenteel een beroep op kunnen doen, vroeg het karakteriseren van de atmosfeer van deze op 40 lichtjaar afstand van de aarde gelegen exoplaneet het uiterste van de telescoop. De astronomen zagen zich daarom genoodzaakt de waarnemingen te combineren met modelberekeningen. Heel concreet gebruikten ze het midinfraroodinstrument MIRI aan boord van James Webb om na te gaan hoeveel infrarood licht de planeet uitzendt. Op basis van die waarnemingen konden ze vervolgens de temperatuur van de planeet vaststellen. Met behulp van modellen gingen de onderzoekers vervolgens na hoe het nu precies zat met de omvang, druk en samenstelling van de atmosfeer: stuk voor stuk factoren die de temperatuur van de planeet dicteren.
Vervolgwaarnemingen
Meer waarnemingen zijn echter nodig om met zekerheid te kunnen zeggen dat TRAPPIST-1c over een ijle atmosfeer beschikt. De astronomen kijken wat dat betreft ook reikhalzend uit naar de ingebruikname van de Extremely Large Telescope, die momenteel in Chili verrijst.
Hoewel onderzoekers dus al langer vermoedden dat TRAPPIST-1c een atmosfeer bezat, is dat nooit vanzelfsprekend geweest. Want koele dwergsterren zoals TRAPPIST-1 vertonen veelal gedurende een langere periode van hun leven sterke stellaire winden en intense UV-straling waardoor de atmosferen van hun planeten kunnen beschadigen en eroderen. “We wilden uitzoeken of TRAPPIST-1c aan dat lot ontsnapt kan zijn en een substantiële atmosfeer kan hebben behouden, en misschien zelfs vergelijkbaar kan zijn met de planeet Venus in het zonnestelsel,” aldus onderzoeker Sebastian Zieba. Astronomen hadden goede hoop dat TRAPPIST-1c een atmosfeer had weten te behouden, omdat de planeet over een redelijke zwaartekracht beschikt. Nu blijkt dus dat van een Venusachtige atmosfeer geen sprake is, maar TRAPPIST-1c mogelijk wel over een dunne atmosfeer beschikt. Als vervolgwaarnemingen dat kunnen bevestigen, zou dat ook implicaties kunnen hebben voor andere voldoende zware rotsachtige planeten rond koele sterren. Want als TRAPPIST-1c ondanks de grillen van de moederster toch langdurig – TRAPPIST-1 is minstens net zo oud als onze zon – een atmosfeer in stand weet te houden, kunnen die planeten dat misschien ook wel.
