ชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์ใน TRAPPIST-1 น่าจะหายไปนานแล้ว

 

     TRAPPIST-1 เป็นระบบดาวเคราะห์ต่างด้าวที่น่าทึ่ง มีพิภพ 7 แห่งโคจรรอบดาวฤกษ์แคระแดงดวงหนึ่งซึ่งอยู่ห่างออกไปเพียง 40 ปีแสงเท่านั้น พิภพทั้งหมดที่นั่นมีความใกล้เคียงกับโลกทั้งขนาดและมวล และมีสามหรือสี่ดวงที่น่าจะเอื้ออาศัยได้

     ลองจินตนาการถึงระบบที่มีพิภพที่อุดมไปด้วยสิ่งมีชีวิต อยู่ในระยะที่เดินทางถึงกันและกันได้โดยง่าย เป็นความฝันที่น่าภิรมย์ แต่ตามที่การศึกษาใหม่บอกว่าไม่น่าจะมีชีวิตปรากฏในระบบดาวเคราะห์แห่งนี้ เป็นไปได้มากที่ดาวเคราะห์จะโล่งแล้งและไร้ชั้นบรรยากาศ

     ระบบ TRAPPIST ได้รับความสนใจอย่างมากนับตั้งแต่ที่มันถูกพบในปี 2017 เนื่องจากเมื่อมองปราดแรก มันดูจะเป็นระบบที่ดีเยี่ยมสำหรับสิ่งมีชีวิตต่างดาว มีพิภพหินอุ่นจำนวนมาก ซึ่งคล้ายกับในระบบสุริยะส่วนในของเรา แต่คำถามหนึ่งก็คือว่า ดาวแคระแดงนั้นค้ำจุนพิภพที่เอื้ออาศัยได้ จริงหรือ แคระแดงนั้นเย็นกว่าดวงอาทิตย์อย่างมาก ดังนั้น พิภพที่เอื้ออาศัยได้ใดๆ ก็น่าจะต้องโคจรรอบดาวฤกษ์แม่อย่างใกล้ชิดมาก

      ยังเป็นที่ทราบกันดีว่า แคระแดงมีการลุกจ้าที่รุนแรง ซึ่งสามารถเผาดาวเคราะห์ข้างเคียงด้วยรังสีเอกซ์และอันตรายอื่นๆ แล้วชีวิตจะอยู่รอดพ้นภัยคุกคามเหล่านี้ได้นานหลายพันล้านปีหรือไม่ ถ้า TRAPPIST-1 เป็นระบบทั่วไป คำตอบก็คือ ไม่รอด

     การศึกษาใหม่ที่เผยแพร่ใน Astronomy & Astrophysics พิจารณาชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ในระบบแห่งนี้ การสำรวจด้วยกล้องเวบบ์ ได้ยืนยันว่า ดาวเคราะห์วงในสุด 2 ดวงนั้นไม่มีชั้นบรรยากาศอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งก็เป็นเรื่องที่คาดไว้แล้ว ในระบบของเราเอง ดาวพุธก็ไม่มีชั้นบรรยากาศ แต่ก็มักจะคิดว่าพิภพที่เย็นกว่าและอยู่ห่างไกลกว่าใน TRAPPIST-1 น่าจะรักษาชั้นบรรยากาศไว้ได้ ดังนั้นทีมจึงพิจารณาแบบจำลองเสมือนจริงคอมพิวเตอร์

     จากการสำรวจ TRAPPIST-1 และดาวแคระแดงอื่นๆ ผู้เขียนไว้คำนวณปริมาณการแผ่รังสีพลังงานสูงที่ดาวน่าจะเปล่งออกมา จากนั้นก็จำลองผลกระทบของรังสีเหล่านั้นต่อชั้นบรรยากาศยุคต้นที่อาจมีบนดาวเคราะห์วงนอกใน TRAPPIST-1 จากจุดนั้น พวกเขาทำแบบจำลองอัตราการระเหยชั้นบรรยากาศ ดาวเคราะห์ทั้งหมดกระทั่งโลกเอง ก็สูญเสียชั้นบรรยากาศจำนวนมากเมื่อเวลาผ่านไป  คำถามก็คือ สูญเสียเร็วแค่ไหนและมากน้อยแค่ไหน ทีมพบว่าพิภพใน TRAPPIST-1 คำตอบคือ มากและเร็ว

     จากระดับการแผ่รังสีปัจจุบันของ TRAPPIST-1 แม้ว่าดาวเคราะห์วงนอกก็น่าจะสูญเสียชั้นบรรยากาศที่มีก๊าซคล้ายๆ โลกในเวลาเพียงไม่กี่ร้อยล้านปี ดาวเคราะห์อย่างโลก, ดาวอังคาร และดาวศุกร์ มีชั้นบรรยากาศที่หนามากๆ ในช่วงวัยเยาว์ ดังนั้น เราจึงน่าจะสันนิษฐานว่าพิภพที่ TRAPPIST-1 เองก็น่าจะมีชั้นบรรยากาศแบบนี้ด้วย แต่แคระแดงอายุน้อยจะแผ่รังสีพลังงานสูงที่รุนแรงกว่า ดังนั้นชั้นบรรยากาศก็น่าจะระเหยด้วยอัตราที่สูงขึ้นไปอีก เนื่องจาก TRAPPIST-1 เก่าแก่กว่าดวงอาทิตย์ของเราเล็กน้อย(ราว 8 พันล้านปี) ชั้นบรรยากาศใดๆ บนพิภพ TRAPPIST-1 ก็น่าจะหายไปจนหมดเมื่อนานมาแล้ว

     ดังนั้นระบบ TRAPPIST-1 ก็น่าจะเป็นกลุ่มของก้อนหินโล้นแห้งมากกว่า และนี่ก็อาจจะเป็นจริงสำหรับระบบรอบแคระแดงอื่นๆ เกือบทั้งหมด ซึ่งส่งผลอย่างใหญ่หลวงต่อความเป็นไปได้ของสิ่งมีชีวิตต่างด้าว เมื่อแคระแดงพบได้มากถึง 75% ของดาวทั้งหมดในทางช้างเผือก เมื่อเทียบกับดาวฤกษ์แบบดวงอาทิตย์ที่พบเพียง 8% ถ้าแคระแดงกระชากชั้นบรรยากาศของพิภพของพวกมันออกไป ดังนั้นแล้ว ระบบดาวเคราะห์เกือบทั้งหมดก็น่าจะไร้สิ่งมีชีวิต

 

แหล่งข่าว phys.org : atmosphere in the TRAPPIST-1 system should be long gone
                astrobiology.com : airy worlds or barren rocks? On the survivability of secondary atmospheres around the TRAPPIST-1 planets