Pada bulan Februari 2017, dunia terkejut mengetahui bahwa para astronom - menggunakan data dari teleskop TRAPPIST di Chili dan Teleskop Luar Angkasa Spitzer - telah mengidentifikasi sistem tujuh exoplanet berbatu dalam sistem TRAPPIST-1. Seolah-olah ini tidak cukup menggembirakan bagi para penggemar planet ekstrasurya, itu juga menunjukkan bahwa tiga dari tujuh planet yang mengorbit di dalam zona habitasi bintang yang dapat dilalui bintang (alias "Zona Goldilocks").
Sejak saat itu, sistem ini telah menjadi fokus penelitian dan survei lanjutan untuk menentukan apakah salah satu planetnya dapat dihuni atau tidak. Intrinsik untuk studi ini telah menjadi pertanyaan apakah planet memiliki air cair atau tidak pada permukaannya. Tetapi menurut sebuah studi baru oleh tim astronom Amerika, planet-planet TRAPPIST mungkin sebenarnya memiliki terlalu banyak air untuk mendukung kehidupan.
Studi tersebut, berjudul “Migrasi Ke Dalam dari Planet TRAPPIST-1 yang Disimpulkan Dari Komposisi Mereka yang Kaya Air”, baru-baru ini muncul di jurnal Astronomi Alam. Penelitian ini dipimpin oleh Cayman T. Unterborn, seorang ahli geologi dengan School of Earth and Space Exploration (SESE), dan termasuk Steven J. Desch, Alejandro Lorenzo (juga dari SESE) dan Natalie R. Hinkel - seorang astrofisikawan dari Vanderbilt University , Nashville.
Sebagaimana dicatat, banyak penelitian telah dilakukan yang berupaya menentukan apakah ada planet TRAPPIST-1 yang dapat dihuni. Dan sementara beberapa telah menekankan bahwa mereka tidak akan dapat bertahan lama di atmosfer mereka karena fakta bahwa mereka mengorbit bintang yang bervariasi dan rentan terhadap flaring (seperti semua katai merah), penelitian lain telah menemukan bukti bahwa sistem tersebut dapat kaya akan air dan ideal untuk bertukar kehidupan.
Demi penelitian mereka, tim menggunakan data dari survei sebelumnya yang mencoba untuk menempatkan batasan pada massa dan diameter planet TRAPPIST-1 untuk menghitung kepadatan mereka. Banyak dari ini berasal dari dataset yang disebut Katalog Hypatia (dikembangkan oleh penulis Hinkel yang berkontribusi), yang menggabungkan data dari lebih dari 150 sumber sastra untuk menentukan kelimpahan bintang bintang yang dekat dengan Matahari kita.
Dengan menggunakan data ini, tim membangun model komposisi radius-massa untuk menentukan kandungan volatil dari masing-masing planet TRAPPIST-1. Apa yang mereka perhatikan adalah bahwa planet-planet TRAPPIST secara tradisional ringan untuk benda berbatu, yang menunjukkan kandungan tinggi unsur-unsur yang mudah menguap (seperti air). Pada dunia dengan densitas rendah yang sama, komponen yang mudah menguap biasanya dianggap berbentuk gas atmosfer.
Tetapi seperti yang dijelaskan Unterborn dalam artikel berita SESE baru-baru ini, planet-planet TRAPPIST-1 adalah masalah yang berbeda:
“[T] he TRAPPIST-1 planet terlalu kecil untuk menahan gas yang cukup untuk menutupi defisit kepadatan. Bahkan jika mereka mampu memegang gas, jumlah yang dibutuhkan untuk membuat defisit kepadatan akan membuat planet ini jauh lebih besar dari yang kita lihat. "
Karena itu, Unterborn dan rekan-rekannya menentukan bahwa komponen kerapatan rendah dalam sistem planet ini haruslah air. Untuk menentukan seberapa banyak air yang ada di sana, tim menggunakan paket perangkat lunak unik yang dikembangkan yang dikenal sebagai ExoPlex. Perangkat lunak ini menggunakan kalkulator fisika mineral canggih yang memungkinkan tim untuk menggabungkan semua informasi yang tersedia tentang sistem TRAPPIST-1 - bukan hanya massa dan jari-jari planet individu.
Apa yang mereka temukan adalah bahwa planet bagian dalam (b dan c) "kering" - memiliki massa kurang dari 15% air - sementara planet-planet luar (f dan g) memiliki lebih dari 50% air secara massal. Sebagai perbandingan, Bumi hanya memiliki 0,02% air berdasarkan massa, yang berarti bahwa dunia-dunia ini setara dengan ratusan lautan seukuran Bumi dalam volumenya. Pada dasarnya, ini berarti bahwa planet TRAPPIST-1 mungkin memiliki terlalu banyak air untuk mendukung kehidupan. Seperti yang dijelaskan Hinkel:
“Kami biasanya berpikir memiliki air cair di planet sebagai cara untuk memulai kehidupan, karena kehidupan, seperti yang kita kenal di Bumi, sebagian besar terdiri dari air dan mengharuskannya untuk hidup. Namun, sebuah planet yang merupakan dunia air, atau yang tidak memiliki permukaan di atas air, tidak memiliki siklus geokimia atau unsur penting yang mutlak diperlukan untuk kehidupan. "
Temuan ini tidak menjadi pertanda baik bagi mereka yang percaya bahwa bintang tipe M adalah tempat yang paling mungkin untuk memiliki planet yang dapat dihuni di galaksi kita. Bukan hanya bintang kerdil merah yang merupakan jenis bintang paling umum di Semesta, terhitung 75% bintang di Galaksi Bimasakti saja, beberapa bintang yang relatif dekat dengan Tata Surya kita telah ditemukan memiliki satu atau lebih planet berbatu yang mengorbitnya.
Selain TRAPPIST-1, ini termasuk super-Bumi yang ditemukan di sekitar LHS 1140 dan GJ 625, tiga planet berbatu yang ditemukan di sekitar Gliese 667, dan Proxima b - planet luar terdekat dari Tata Surya kita. Selain itu, survei yang dilakukan menggunakan spektograf HARPS di Observatorium La Silla ESO pada 2012 menunjukkan bahwa mungkin ada miliaran planet berbatu yang mengorbit di zona layak huni bintang katai merah di Bima Sakti.
Sayangnya, temuan terbaru ini menunjukkan bahwa planet-planet dari sistem TRAPPIST-1 tidak menguntungkan seumur hidup. Terlebih lagi, mungkin tidak akan ada kehidupan yang cukup untuk menghasilkan biosignatures yang dapat diamati di atmosfer mereka. Selain itu, tim juga menyimpulkan bahwa planet-planet TRAPPIST-1 pasti telah membentuk ayah dari bintang mereka dan bermigrasi ke dalam dari waktu ke waktu.
Ini didasarkan pada kenyataan bahwa planet TRAPPIST-1 yang kaya es jauh lebih dekat dengan "garis es" bintang mereka daripada yang lebih kering. Di tata surya mana pun, planet-planet yang berada di dalam garis ini akan lebih berbatu karena airnya akan menguap, atau mengembun untuk membentuk lautan di permukaannya (jika ada atmosfer yang cukup). Di luar garis ini, air akan berbentuk es dan dapat bertambah untuk membentuk planet.
Dari analisis mereka, tim menentukan bahwa planet-planet TRAPPIST-1 pasti telah terbentuk di luar garis es dan bermigrasi ke bintang inangnya untuk mengambil orbit mereka saat ini. Namun, karena bintang tipe M (katai merah) diketahui paling cemerlang setelah bentuk pertama dan redup seiring waktu, garis es juga akan bergerak ke dalam. Seperti yang dijelaskan rekan penulis Steven Desch, sejauh mana planet-planet yang bermigrasi akan bergantung pada kapan mereka terbentuk.
"Semakin awal terbentuk planet-planet, semakin jauh dari bintang yang mereka butuhkan terbentuk memiliki begitu banyak es," katanya. Berdasarkan berapa lama waktu yang diperlukan untuk planet berbatu terbentuk, tim memperkirakan bahwa planet-planet itu semula dua kali lebih jauh dari bintang mereka seperti sekarang. Meskipun ada indikasi lain bahwa planet-planet dalam sistem ini bermigrasi dari waktu ke waktu, penelitian ini adalah yang pertama untuk mengukur migrasi dan menggunakan data komposisi untuk menunjukkannya.
Penelitian ini bukan yang pertama menunjukkan bahwa planet yang mengorbit bintang katai merah mungkin sebenarnya "dunia air", yang berarti bahwa planet berbatu dengan benua pada permukaannya adalah hal yang relatif jarang. Pada saat yang sama, penelitian lain telah dilakukan yang mengindikasikan bahwa planet-planet seperti itu kemungkinan akan mengalami kesulitan menahan atmosfernya, yang mengindikasikan bahwa mereka tidak akan bertahan lama di dunia air.
Namun, sampai kita bisa melihat planet-planet ini dengan lebih baik - yang akan dimungkinkan dengan penyebaran instrumen generasi mendatang (seperti James Webb Space Telescope) - kita akan dipaksa berteori tentang apa yang tidak kita ketahui berdasarkan apa yang kita lakukan. Dengan perlahan mempelajari lebih lanjut tentang ini dan exoplanet lainnya, kemampuan kita untuk menentukan di mana kita harus mencari kehidupan di luar Tata Surya kita akan disempurnakan.
