TRAPPIST planeten waarschijnlijk waterrijk!

Uit nieuw onderzoek is gebleken dat de zeven planeten die om de koele dwergster TRAPPIST-1 cirkelen voor het grootste deel uit gesteenten bestaan. Sommigen bevatten mogelijk ook meer water dan de aarde.

Dit concluderen de wetenschappers uit de nauwkeuriger berekende dichtheden van de planeten. Enkele bestaan zo uit maximaal 5% water, wat ongeveer 250 keer meer water is dan de oceanen op aarde. De planeten die het dichtstbij de ster staan hebben wellicht een dikke atmosfeer vol stoom, terwijl de planeten verder van de ster eerder ijzige oppervlakken bevatten.

De vierde planeet TRAPPIST-1e lijkt qua grootte en dichtheid nog het meest op de aarde. Het is vermoedelijk ook de meest rotsachtige die vloeibaar water kan bezitten.

Trappist-1 stelsel

Trappist-1 bevindt zich op een afstand van “slechts” 40 lichtjaar. De eerste planeten rond de zwakke rode ster werden in 2016 ontdekt met de Belgische TRAPPIST telescoop (La Silla, Chili). Waarnemingen met o.a. ESO’s VLT en NASA’s Spitzer ruimtetelescoop toonden liefst 7 planeten in het stelsel! Van de ster naar buiten toe kregen ze de namen TRAPPIST-1b, -c, -d, -e, -f, -g en –h.

De binnenste planeten TRAPPIST-1b en -c hebben waarschijnlijk een rotsachtige kern en zijn gehuld in een atmosfeer die veel dichter is dan die van de aarde. TRAPPIST-1d is, met ongeveer 30 procent van de aardmassa, de lichtste van de planeten. Wetenschappers zijn er niet zeker van of deze een omvangrijke atmosfeer, een oceaan of een ijsmantel heeft.

TRAPPIST-1e is de enige planeet in het stelsel die een iets hogere dichtheid heeft dan de aarde. Dat wijst erop dat hij een dichtere ijzerkern zou kunnen hebben, maar  niet noodzakelijk een omvangrijke atmosfeer, oceaan of ijslaag heeft. Het is vreemd dat de samenstelling van TRAPPIST-1e zoveel rotsachtiger lijkt te zijn dan die van de overige planeten. Qua grootte, dichtheid en hoeveelheid straling die hij van zijn ster ontvangt, is dit de planeet die het meest op de aarde lijkt.

TRAPPIST-1f, -g en -h zijn zo ver van hun moederster verwijderd dat het eventuele water op hun oppervlakken wellicht tot ijs bevroren is. Als ze dunne atmosferen hebben, is het niet waarschijnlijk dat deze zware moleculen bevatten zoals de koolstofdioxide die we in de aardatmosfeer aantreffen.

‘Het is interessant dat de planeten met de hoogste dichtheid niet degene zijn die zich het dichtst bij de ster bevinden, en dat de koudere planeten geen dikke atmosferen kunnen hebben,’ merkt medeauteur Caroline Dorn van de Universiteit van Zürich op.

Artistieke weergaven van het TRAPPIST-1 stelsel. (NASA)

Zoektocht naar nauwkeurigheid

Een team van wetenschappers onder leiding van Simon Grimm (Universiteit van Bern, Zwitserland) heeft alle beschikbare gegevens met behulp van zeer complexe computermodellen geanalyseerd en op die manier de dichtheden van de afzonderlijke planeten veel nauwkeuriger kunnen bepalen dan voorheen.

De planeten bevinden zich zo dicht bij elkaar dat ze met hun zwaartekracht elkaar beïnvloeden. Hierdoor veranderen de tijdstippen een beetje waarop ze voorlangs hun ster schuiven. Dit is afhankelijk van factoren zoals hun massa en afstand. Met een computer simuleren ze de planeetbanen net zo lang tot de berekening van de overgangen overeenstemmen met de waargenomen waarden. Hieruit kan dan worden afgeleidt wat de massa van de planeet is.

Door de metingen van de dichtheden en de modellen van de samenstelling van de planeten naast elkaar te plaatsen, concludeert men dat het geen kale rotsachtige werelden zijn. Er zijn sterke aanwijzingen voor grote hoeveelheden vluchtig materiaal, naar alle waarschijnlijkheid water. Tot wel 5% van de totale planeetmassa, ter vergelijking bestaat de massa van de aarde slechts 0,02% uit water!

‘Hoewel dichtheden belangrijke aanwijzingen zijn voor de samenstellingen van de planeten, zegt dat niets over hun leefbaarheid’, voegt medeauteur Brice-Olivier Demory van de Universiteit van Bern daaraan toe. ‘Maar ons onderzoek heeft een belangrijke bijdrage geleverd aan de beantwoording van de vraag of op deze planeten leven mogelijk kan zijn.’

Artistieke impressie van het Trappist-1d (ESO)