這項工作可以幫助天文學家更有效地研究不同於太陽的恆星周圍的行星，並更好地利用詹姆斯韋伯太空望遠鏡有限的昂貴資源，現在預計將於2021年發射。
“我們正在模擬不熟悉的氛圍，而不僅僅是假設我們在太陽系中看到的東西看起來與另一顆恆星相同，”華盛頓大學博士生Andrew Lincowski說道，該論文的主要作者描述了這些研究結果。在 天體物理學雜誌。“我們進行了這項研究，以顯示這些不同類型的大氣層的樣子。”
'金礦'
該團隊簡單地發現，由於一個非常炎熱，明亮的早期恆星階段，所有七顆恆星的世界都可能像金星一樣進化，任何早期的海洋都可能已經蒸發並留下緻密的，不適合居住的環境。然而，正如之前的研究所表明的那樣，一個行星TRAPPIST-1 e可能是一個值得進一步研究的類地海洋世界。
TRAPPIST-1,39光年或大約235萬億英里之外，大約和恆星一樣小，仍然是恆星。一顆相對較酷的“M矮星” - 宇宙中最常見的恆星 - 它的質量約為太陽質量的9％，半徑約為12％。TRAPPIST-1的半徑只比木星略大一點，儘管它的質量要大得多。
所有七個TRAPPIST-1的行星都大約相當於地球的大小，其中三個行星標記為e，f和g-被認為是在它的可居住區域，一個恆星周圍的空間，岩石行星可能有液體表面上有水，從而給生命一個機會。TRAPPIST-1 d騎在可居住區的內緣，而更遠的地方，TRAPPIST-1 h，繞過該區域的外緣。
“這是一系列行星，它們可以讓我們深入瞭解行星的演化，特別是在與我們截然不同的恆星周圍，不同的光線從它上面發出，”Lincowski說。“這只是一個金礦。”
模擬環境
Lincowski說，之前的論文已經模擬了TRAPPIST-1世界，但他和這個研究團隊“試圖在輻射和化學方面進行最嚴格的物理建模 - 儘可能使物理和化學成為可能。”
該團隊的輻射和化學模型為每種可能的大氣氣體創建光譜或波長簽名，使觀察者能夠更好地預測在系外行星大氣中尋找此類氣體的位置。Lincowski說，當韋伯望遠鏡或其他人實際上有一天檢測到氣體痕跡時，“天文學家將利用光譜中觀察到的碰撞和擺動來推斷出哪些氣體存在 - 並將其與我們的工作進行比較來說明一些事情。這個星球的構成，環境，也許還有它的進化歷史。“
他說，人們習慣於思考類似於太陽的恆星周圍行星的可居住性。“但是M矮星是非常不同的，所以你必須考慮化學對大氣的影響以及這種化學對氣候的影響。”
將陸地氣候模擬與光化學模型相結合，研究人員模擬了每個TRAPPIST-1世界的環境狀態。
他們的建模表明：
- 最接近恆星的TRAPPIST-1 b是一個熾熱的世界，即使是像金星一樣的硫酸雲也會形成。
- 行星c和d從它們的恆星獲得的能量比金星和地球從太陽獲得的能量略多，可能是類似金星的，具有密集，不適合居住的氣氛。
- TRAPPIST-1 e最有可能在溫帶表面承載液態水，並且在進一步研究時考慮到可居住性是一個很好的選擇。
- 外行星f，g和h可以是金星狀或可以被凍結，這取決於行星在其進化過程中形成的水量。
水分流失
Lincowski說，實際上，任何或所有TRAPPIST-1的行星都可以像金星一樣，任何水或海洋都會被燒掉。他解釋說，當水從行星表面蒸發時，來自恆星的紫外線會破壞水分子，釋放氫，這是最輕的元素，可以逃離行星的引力。
這可能會留下大量的氧氣，這些氧氣可能會留在大氣中並不可逆轉地從地球上除去水分。這樣的行星可能具有厚厚的氧氣氛，但不是由生命產生的氣體，並且與所觀察到的任何東西都不同。
“如果這些行星最初的水比地球，金星或火星更多，這可能是可能的，”他說。“如果行星TRAPPIST-1 e在這個階段沒有失去所有的水，今天它可能是一個完全被全球海洋覆蓋的水世界。在這種情況下，它可能具有類似於地球的氣候。“
Lincowski表示，這項研究更多的是關注氣候演變，而不是判斷行星的可居住性。他計劃未來的研究更直接地關注水行星的建模及其生命機會。
華盛頓大學的天文學博士生Jacob Lustig-Yaeger說：“在我們瞭解這個行星系統之前，對地球大小行星大氣可探測性的估計看起來要困難得多。”
他說，這顆恆星如此小，將使望遠鏡數據中行星大氣中的氣體（如二氧化碳）的特徵變得更加明顯。
“我們的工作告訴科學界我們可能期望看到的TRAPPIST-1行星與即將到來的詹姆斯韋伯太空望遠鏡。”
“形成地球行星演變的過程對於它是否可以適應，以及我們解釋可能的生命跡象的能力至關重要，”梅多斯說。“本文建議我們可能很快能夠在外星世界中搜索這些過程的潛在可檢測跡象。”
水瓶座星座中的TRAPPIST-1的名字來源於地面的Transiting Planets和Planetesimals Small Telescope，該設施於2015年首次發現了行星周圍的行星證據。
其他共同作者來自華盛頓大學; 加州理工學院噴氣推進實驗室; 北亞利桑那大學; 紐約Flatiron研究所; 以及位於馬里蘭州格林貝爾特的美國宇航局/戈達德太空飛行中心。
該團隊使用了華盛頓大學Hyak超級計算機系統的存儲和網絡基礎設施。該大學的學生技術費用為該系統提供資金。
NASA天體生物學研究所資助了這項研究。Lincowski還獲得了NASA在地球和空間科學獎學金計劃下的支持。這項工作得益於研究人員參與NASA Nexus系外行星系統科學（NExSS）研究協調網絡。
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