W sierpniu 2016 r. Potwierdzono istnienie podobnej do Ziemi planety tuż obok naszego Układu Słonecznego. Aby uczynić sprawy jeszcze bardziej ekscytującymi, potwierdzono, że ta planeta orbituje również w strefie zamieszkania gwiazdy. Od tego czasu astronomowie i łowcy egzoplanet są zajęci próbą ustalenia wszystkiego, co mogą na temat tej skalistej planety, znanej jako Proxima b. Najważniejsze w umyśle każdego było to, jak prawdopodobne jest, że będzie nadawał się do zamieszkania.
Jednak od tego czasu pojawiły się liczne badania, które wskazują, że Proxima b, biorąc pod uwagę fakt, że krąży wokół typu M (czerwony karzeł), miałaby trudności z utrzymaniem życia. Do takiego wniosku doszli w nowym badaniu prowadzonym przez naukowców z NASA Goddard Space Flight Center. Jak wykazali, planeta taka jak Proxima b nie byłaby w stanie długo utrzymać atmosfery podobnej do Ziemi.
Gwiazdy czerwonego karła są najbardziej powszechne we wszechświecie, odpowiadając za około 70% gwiazd w samej naszej galaktyce. W związku z tym astronomowie są naturalnie zainteresowani wiedzą, jak prawdopodobne jest wspieranie planet nadających się do zamieszkania. Biorąc pod uwagę odległość między naszym Układem Słonecznym a Proxima Centauri - 4,246 lat świetlnych - Proxima b jest uważana za idealną do badania zdolności do życia systemów gwiezdnych czerwonych karłów.
Co więcej, fakt, że Proxima b jest podobna pod względem wielkości i składu do Ziemi, czyni go szczególnie atrakcyjnym celem do badań. Badanie prowadzone było przez dr Katherine Garcia-Sage z NASA Goddard Space Flight Center i Catholic University of America w Waszyngtonie. Jak powiedziała Space Magazine pocztą elektroniczną:
„Jak dotąd nie znaleziono wielu egzoplanet wielkości Ziemi krążących wokół strefy umiarkowanej swojej gwiazdy. To nie znaczy, że nie istnieją - większe planety znajdują się częściej, ponieważ są łatwiejsze do wykrycia - ale Proxima b jest interesująca, ponieważ ma nie tylko rozmiar Ziemi i odpowiednią odległość od swojej gwiazdy, ale także krążące najbliżej gwiazdy naszego Układu Słonecznego. ”
W celu ustalenia prawdopodobieństwa zamieszkania Proximy b zespół badawczy starał się rozwiązać główne problemy stojące przed planetami skalistymi krążącymi wokół gwiazd czerwonego karła. Należą do nich odległość planety od ich gwiazd, zmienność czerwonych karłów oraz obecność (lub brak) pól magnetycznych. Odległość ma szczególne znaczenie, ponieważ strefy zamieszkiwania (czyli strefy umiarkowane) wokół czerwonych karłów są znacznie bliższe i ciaśniejsze.
„Czerwone karły są chłodniejsze niż nasze własne Słońce, więc strefa umiarkowana jest bliżej gwiazdy niż Ziemia od Słońca” - powiedział dr Garcia-Sage. „Ale te gwiazdy mogą być bardzo aktywne magnetycznie, a bycie tak blisko gwiazdy aktywnej magnetycznie oznacza, że planety te znajdują się w zupełnie innym środowisku kosmicznym niż to, czego doświadcza Ziemia. W tych odległościach od gwiazdy promieniowanie ultrafioletowe i rentgenowskie może być dość duże. Gwiezdny wiatr może być silniejszy. Gwiezdne rozbłyski i cząstki energii z gwiazdy mogą jonizować i ogrzewać górną atmosferę. ”
Ponadto czerwone gwiazdy karłowate są znane z tego, że są niestabilne i zmienne z natury w porównaniu do naszego Słońca. W związku z tym planety krążące w bliskiej odległości musiałyby walczyć z rozbłyskami i silnym wiatrem słonecznym, które mogłyby stopniowo pozbawić ich atmosfery. Rodzi to kolejny ważny aspekt badań nad siedliskiem egzoplanet, jakim jest obecność pól magnetycznych.
Mówiąc prościej, atmosfera ziemska jest chroniona przez pole magnetyczne, które jest napędzane przez efekt dynamo w jej zewnętrznym rdzeniu. Ta „magnetosfera” uniemożliwiła wiatrowi słonecznemu zerwanie naszej atmosfery, dając tym samym życiu szansę na pojawienie się i ewolucję. W przeciwieństwie do tego Mars stracił magnetosferę około 4,2 miliarda lat temu, co doprowadziło do wyczerpania się atmosfery i przekształcenia jej powierzchni w zimne, wysuszone miejsce, w którym jest dzisiaj.
Aby przetestować potencjalną zdolność do zamieszkania i zdolność Proximy b do zatrzymywania ciekłych wód powierzchniowych, zespół założył zatem atmosferę podobną do Ziemi i pole magnetyczne wokół planety. Następnie uwzględnili zwiększone promieniowanie pochodzące z Proxima b. Dostarczyło to Harvard Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), gdzie badacze określili widmo ultrafioletowe i rentgenowskie Proxima Centauri dla tego projektu.
Na podstawie tego wszystkiego skonstruowali modele, które zaczęły obliczać tempo strat atmosferycznych, wykorzystując atmosferę ziemską jako szablon. Jak wyjaśnił dr Garcia-Sage:
„Na Ziemi górna atmosfera jest jonizowana i ogrzewana przez promieniowanie ultrafioletowe i rentgenowskie ze Słońca. Niektóre z tych jonów i elektronów uciekają z górnej atmosfery na biegunie północnym i południowym. Mamy model, który oblicza szybkość utraty górnej atmosfery przez te procesy (na Ziemi nie jest bardzo szybki)… Następnie wykorzystaliśmy to promieniowanie jako dane wejściowe dla naszego modelu i obliczyliśmy zakres możliwych prędkości ucieczki dla Proxima Centauri b, na podstawie na różnych poziomach aktywności magnetycznej. ”
To, co znaleźli, nie było zbyt zachęcające. W gruncie rzeczy Proxima b nie byłaby w stanie utrzymać atmosfery podobnej do Ziemi, gdy byłaby poddana intensywnemu promieniowaniu Proxima Centauri, nawet przy obecności pola magnetycznego. Oznacza to, że o ile Proxima b nie miał innej historii atmosfery niż Ziemia, najprawdopodobniej jest to martwa kula skały.
Jednak, jak to ujął dr Garcia-Sage, istnieją inne czynniki do rozważenia, których badania po prostu nie mogą wyjaśnić:
„Stwierdziliśmy, że straty atmosferyczne są znacznie silniejsze niż na Ziemi, a dla wysokich poziomów aktywności magnetycznej, których oczekujemy w Proxima b, wskaźnik ucieczki był wystarczająco szybki, aby cała ziemska atmosfera mogła zostać utracona w przestrzeń kosmiczną. To nie bierze pod uwagę innych rzeczy, takich jak aktywność wulkaniczna lub uderzenia komet, które mogą być w stanie uzupełnić atmosferę, ale to oznacza, że kiedy próbujemy zrozumieć, jakie procesy ukształtowały atmosferę Proximy b, musimy wziąć uwzględnić aktywność magnetyczną gwiazdy. A zrozumienie atmosfery jest ważną częścią zrozumienia, czy na powierzchni planety mogłaby istnieć ciekła woda i czy życie mogło ewoluować. ”
Nie wszystkie złe wieści, ale też nie budzą zaufania. O ile Proxima b nie jest planetą aktywną wulkanicznie i podlega wielu kometarnym uderzeniom, prawdopodobnie nie będzie umiarkowanym, wodonośnym światem. Najprawdopodobniej jego klimat będzie analogiczny do Marsa - zimny, suchy i z wodą występującą głównie w postaci lodu. A co do rodzącego się tam życia, to też nie jest zbyt prawdopodobne.
Te i inne niedawne badania narysowały dość ponury obraz na temat możliwości zamieszkania systemów gwiezdnych czerwonych karłów. Biorąc pod uwagę, że są to najczęstsze typy gwiazd w znanym Wszechświecie, statystyczne prawdopodobieństwo znalezienia planety nadającej się do zamieszkania poza Układem Słonecznym wydaje się maleć. Niezupełnie dobra wiadomość dla tych, którzy mają nadzieję, że życie znajdzie się tam za ich życia!
Należy jednak pamiętać, że to, co możemy zdecydowanie powiedzieć w tym momencie o planetach pozasłonecznych, jest ograniczone. W nadchodzących latach i dekadach misje nowej generacji - takie jak James Webb Space Telescope (JWST) i Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) - z pewnością namalują bardziej szczegółowy obraz. W międzyczasie wciąż jest mnóstwo gwiazd we Wszechświecie, nawet jeśli większość z nich jest bardzo daleko!
