Τον Αύγουστο του 2016 , αστρονόμοι από το Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο (ESO) επιβεβαίωσαν την ύπαρξη ενός πλανήτη που μοιάζει με τη Γη γύρω από το άστρο Proxima Centauri – το πλησιέστερο αστέρι στο Ηλιακό μας Σύστημα. Επιπλέον, επιβεβαίωσαν ότι ο πλανήτης αυτός (Proxima b) βρίσκεται εντός της κατοικήσιμης ζώνης του άστρου. Από τότε, έχουν διεξαχθεί πολλαπλές μελέτες για να διαπιστωθεί εάν το Proxima b θα μπορούσε στην πραγματικότητα να είναι κατοικήσιμο.
Δυστυχώς, το μεγαλύτερο μέρος αυτής της έρευνας δεν ήταν πολύ ενθαρρυντικό. Για παράδειγμα, πολλές μελέτες έχουν δείξει ότι ο ήλιος του εξωπλανήτη Proxima b παρουσιάζει πολύ μεγάλη δραστηριότητα για να μπορέσει ο πλανήτης να διατηρήσει μια ατμόσφαιρα και υγρό νερό στην επιφάνεια του. Ωστόσο, σε μια νέα μελέτη που διεξήχθη από τη NASA, μια ομάδα επιστημόνων έχει διερευνήσει διάφορα κλιματικά σενάρια που δείχνουν ότι το Proxima b θα μπορούσε ακόμα να έχει αρκετό νερό για να στηρίξει τη ζωή.
Η μελέτη εμφανίστηκε πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό Astrobiology. Η μελέτη διεξήχθη από τον Anthony Del Genio του Ινστιτούτου Διαστημικών Μελετών (GISS) της NASA και περιελάμβανε μέλη του Κέντρου Διαστημικών Πτήσεων Goddard (GSFC) της NASA, το Πανεπιστήμιο Κολούμπια και την Trinnovim LLC – μια εταιρεία πληροφορικής που παρέχει θεσμική υποστήριξη στο GSFC.
Πως φαντάστηκε ένας καλλιτέχνης το Proxima b, το οποίο ανακαλύφθηκε χρησιμοποιώντας τη μέθοδο ακτινικής ταχύτητας
Οι πλανήτες όπως το Proxima b – που περιστρέφονται γύρω από τα αστέρια τύπου M (ερυθρός νάνος) – αντιμετωπίζουν πολλές προκλήσεις όσον αφορά την κατοικησιμότητα. Πρώτον, η στενή του τροχιά προς το αστέρι του θα είχε πιθανώς οδηγήσει σε ένα φαινόμενο θερμοκηπίου που θα ξέσπασε νωρίς στην ιστορία του. Θα υπόκειται, επίσης, σε έντονη ακτινοβολία (ακτίνες Χ και ακραίες υπεριώδεις ροές) και σε ηλιακό άνεμο – που θα οδηγήσει σε καταστροφή της τυχόν ατμόσφαιρας και σε απώλειες νερού.
Ωστόσο, υπάρχουν πολλά που δεν γνωρίζουμε για την εξελικτική ιστορία του Proxima b, και υπάρχουν σενάρια στα οποία η κατοίκηση θα μπορούσε να είναι μια πιθανότητα. Όπως δήλωσε ο Anthony Del Genio:
“Πρώτα απ ‘όλα, δεν γνωρίζουμε αν ο Prox b έχει ακόμη και μια ατμόσφαιρα, και αν αυτό ισχύει, αν έχει νερό. Χωρίς αυτά, η ζωή όπως γνωρίζουμε δεν μπορεί να υπάρξει. Θα μπορούσε να είχε σχηματιστεί ο Prox b αρχικά χωρίς ατμόσφαιρα, ή ότι σχηματίστηκε με μια ατμόσφαιρα αλλά σε ένα αστρικό σύστημα που θα ήταν φτωχό σε νερό. Ή θα μπορούσε να έχει σχηματιστεί με μια μέτρια ατμόσφαιρα και πολύ νερό. Ή θα μπορούσε να σχηματιστεί με μια πολύ παχιά ατμόσφαιρα. Απλά δεν ξέρουμε ακόμα.
““Δεύτερον, το άστρο Proxima Centauri είναι ένα αστέρι Μ, ή” ερυθρός νάνος “.Αυτά τα αστέρια είναι πολύ μικρότερα και πιο ψυχρά από τον Ήλιο μας, οπότε ένας πλανήτης πρέπει να είναι πολύ κοντά σε ένα τέτοιο αστέρι για να έχει αρκετό φως για να μπορεί να έχει ένα κατάλληλο κλίμα. Το πρόβλημα με αυτό είναι ότι τα αστέρια M τείνουν να είναι πολύ δραστήρια, καθ ‘όλη τη διάρκεια της ζωής τους. “
“Τρίτον, στις πρώιμες ζωές τους, τα αστέρια Μ είναι πολύ φωτεινά και ζεστά, πράγμα που σημαίνει ότι αν ο Prox b ξεκινήσει να είναι κατοικήσιμος, μπορεί να έχει θερμανθεί και να έχει χάσει το νερό του νωρίς, προτού η ζωή έχει την ευκαιρία να πάρει ευκαιρία να αναπτυχθεί”.
Πως φαντάστηκε ένας καλλιτέχνης ένα ερυθρό νάνο αστέρι, γύρω από τον οποίο περιστρέφεται ένας εξωπλανήτης
Η δραστηριότητα των ηλιακών εκλάμψεων είναι ιδιαίτερα ανησυχητική όταν πρόκειται για το Proxima Centauri, που είναι μεταβλητή και ασταθής ακόμη και με τα πρότυπα των ερυθρών νάνων. Στην πραγματικότητα, τα τελευταία χρόνια, έχουν εντοπιστεί δύο ιδιαίτερα ισχυρές εκλάμψεις που προέρχονται από το σύστημα αυτό. Ο δεύτερος ήταν τόσο ισχυρός που μπορούσε να το δούμε με γυμνό μάτι, γεγονός που δείχνει ότι οποιοσδήποτε πλανήτης που περιβάλλει το άστρο Proxima Centauri, θα έχει απογυμνωθεί η ατμόσφαιρά του με την πάροδο του χρόνου.
Ωστόσο, όπως υποδεικνύουν στη μελέτη τους, υπάρχουν πολλά πιθανά σενάρια στα οποία ο Proxima b θα μπορούσε ακόμα να υποστηρίξει τη ζωή. Επιπλέον, υπάρχει μια σειρά αβεβαιότητας όσον αφορά τα πράγματα που είναι εχθρικά προς τη ζωή και που θα μπορούσαν έτσι να προσφέρουν στον Proxima b κάποιο περιβάλλον φιλικό προς τη ζωή. Σύμφωνα με τον Del Genio, αυτές περιλαμβάνουν την πιθανότητα ο Proxima b να σχηματίστηκε μακρύτερα από το αστέρι του και να μεταναστεύει βαθμιαία προς τα μέσα, πράγμα που σημαίνει ότι δεν υπόκειται στις πρώιμες σκληρές συνθήκες.
“Δεύτερον, μπορεί να έχει σχηματιστεί με 10-πλάσιο νερό που είχε η Γη. οπότε ακόμα και αν η σκληρή ακτινοβολία του Proxima Centauri απογύμνωσε το 90% του νερού της, θα είχε ακόμα αρκετό νερό για να έχει έναν ωκεανό. Θα μπορούσε επίσης να έχει σχηματιστεί με ένα παχύ στρώμα υδρογόνου που θα μπορούσε να έχει απογυμνωθεί, αφήνοντας πίσω του έναν “κατοικημένο πυρήνα” μιας ατμόσφαιρας.
“Απλά δεν ξέρουμε”, δήλωσε ο Del Genio. “Έτσι, για να δώσουμε κάποια σημεία αναφοράς για τους μελλοντικούς παρατηρητές, φανταζόμαστε ότι έχει μια ατμόσφαιρα και νερό, και ζητάμε, με δεδομένο την τροχιά και την απόσταση από το άστρο, πόσο εύκολο ή δύσκολο είναι να φανταστεί κανείς μια ατμόσφαιρα και έναν ωκεανό που μαζί θα μπορούσαν να παράγουν κατοικημένες συνθήκες στην επιφάνεια (που ορίζονται ως αρκετά ζεστές ώστε να διατηρούν υγρό νερό αλλά όχι τόσο ζεστό ώστε να εξατμίζεται).
Αυτό το γράφημα συγκρίνει την τροχιά του πλανήτη γύρω από το Proxima Centauri (Proxima b) με την ίδια περιοχή του ηλιακού μας συστήματος.
Για να αντιμετωπίσει αυτές τις δυνατότητες, ο Del Genio και οι συνεργάτες του διενήργησαν μια σειρά προσομοιώσεων 3-D, χρησιμοποιώντας το λογισμικό ROCKE -3D για την επίλυση τροχιακών και κλιματικών αλλαγών . Το ROCKE-3D έχει χρησιμοποιηθεί για την προσομοίωση παρελθουσών και μελλοντικών περιόδων στην ιστορία της Γης και μια δυνητικά κατοικήσιμη αρχαία Αφροδίτη.
Χρησιμοποιώντας αυτό το λογισμικό, η ομάδα μοντελοποίησε μια σειρά από διαφορετικούς τύπους δυναμικών ατμοσφαιρών για τον εξωπλανήτη Prox b, το οποίο περιελάμβανε μια ατμόσφαιρα όπως η Γη (που κυριαρχείται από άζωτο με μικρές ποσότητες CO2 για να ζεσταθεί ο πλανήτης) και μια ατμόσφαιρα που μοιάζει περισσότερο με τον Άρη). Εξέτασαν επίσης εάν η ατμόσφαιρά τους θα ήταν λεπτότερη ή παχύτερη από τη Γη, τους ωκεανούς της λίγο-πολύ αλμυρό (καθώς και βαθύτερο ή πιο ρηχό) και αν ο ωκεανός κάλυπτε ολόκληρο τον πλανήτη.
Τελευταίο, αλλά όχι λιγότερο σημαντικό, εξέτασαν αν ο πλανήτης είναι “κλειδωμένος” με το αστέρι του ή (όπως ο Ερμής) είχε έναν 3: 2 τροχιακό συντονισμό – όπου ο πλανήτης περιστρέφεται τρεις φορές γύρω από τον άξονά του για κάθε δύο τροχιές που κάνει.
Καλλιτεχνική απεικόνιση ενός υδάτινου εξωπλανήτη σε τροχιά γύρω από ένα μακρινό ερυθρό νάνο αστέρι. Νέα έρευνα δείχνει ότι το Proxima b θα μπορούσε να είναι ιδιαίτερα υγρό.
Από αυτή την εξέταση, ο Del Genio και οι συνεργάτες του διαπίστωσαν ότι για κάθε περίπτωση που θα μπορούσαν να σκεφτούν, παρήγαγε έναν πλανήτη που είχε τουλάχιστον κάποιο επιφανειακό υγρό νερό. Διαπίστωσαν επίσης ότι στην περίπτωση ενός πλανήτη κλειδωμένου με το άστρο του (όπως ο Ερμής), η μεταφορά θερμότητας μεταξύ της πλευράς που βλέπει προς τον ήλιο και της σκοτεινής πλευράς θα μπορούσε επίσης να επιτρέψει την κατοίκηση ολόκληρου του πλανήτη.
“Έτσι εάν έχει μια ατμόσφαιρα, έχει και νερό, γι αυτό και ο Prox b έχει μια αρκετά καλή πιθανότητα να είναι κατοικήσιμος”, δήλωσε ο Del Genio. “Βρήκαμε επίσης ότι τα ρεύματα των ωκεανών έφεραν ζεστό νερό από την ημερήσια πλευρά στις πλευρές που έχουν νύχτα, ακόμα κι αν έχουν μόνιμα σκοτάδι και ποτέ φως. Και αν ο ωκεανός είναι πολύ αλμυρός, σχεδόν ολόκληρος ο πλανήτης θα μπορούσε να καλύπτεται από υγρό, αλλά με θερμοκρασίες κάτω από το συνηθισμένο σημείο ψύξης σχεδόν παντού ».
Για όσους έχουν αποθαρρυνθεί με κακές ειδήσεις σχετικά με το Proxima b, αυτή η τελευταία έρευνα είναι αρκετά ενθαρρυντική. Παρόλο που οι παρατηρήσεις έδειξαν ότι ο ερυθρός νάνος αστέρας Proxima Centauri είναι μεταβλητός και έχει προκαλέσει σημαντικές εκλάμψεις, εξακολουθούν να υπάρχουν πολλά σενάρια στα οποία ο Proxima b θα μπορούσε ακόμα να είναι και κατοικήσιμος. Το αν αυτό συμβαίνει ή όχι, ωστόσο, θα εξαρτηθεί από μελλοντικές παρατηρήσεις. Όπως δήλωσε ο Del Genio:
“Δυστυχώς, όπως φαίνεται από τη Γη, ο Prox b δεν φαίνεται να διέρχεται μπροστά από το άστρο του, πράγμα που καθιστά πιο δύσκολο να ανιχνεύσουμε μια ατμόσφαιρα και να πούμε τι βρίσκεται μέσα της. Ωστόσο, στο εγγύς μέλλον, οι αστρονόμοι θα μπορούν να παρακολουθούν τη θερμότητα που εκπέμπεται στο διάστημα από τον Prox b καθώς κινείται στην τροχιά του. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι θα πρέπει να είναι δυνατόν να διακρίνουμε έναν πλανήτη με μια ατμόσφαιρα ή χωρίς αυτήν και από μια λεπτή ψυχρή ατμόσφαιρα από μια παχιά ζεστή ατμόσφαιρα ».
Καλλιτεχνική απεικόνιση ενός κατοικήσιμου εξωπλανήτη σε τροχιά γύρω από ένα ερυθρό νάνο αστέρι. Η κατοίκηση των πλανητών με ερυθρό νάνο αστέρι είναι εικαστική.
Θα μπορούσε επίσης η έρευνα αυτή να επεκταθεί σε άλλους βραχώδεις πλανήτες που περιστρέφονται γύρω από αστέρια τύπου M (κόκκινος νάνος), κάτι που είναι ακόμη πιο ενθαρρυντικό. Δεδομένου ότι αυτά τα αστέρια αντιπροσωπεύουν πάνω από το 70% των αστεριών στον Γαλαξία μας μόνο, η πιθανότητα να υποστηρίξουν δυνητικά κατοικήσιμους πλανήτες αυξάνει σημαντικά την πιθανότητα εξεύρεσης εξωγήινης ζωής.
Τα επόμενα χρόνια, τα όργανα νέας γενιάς καθώς και τα νέα τηλεσκόπια αναμένεται να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στην ανίχνευση και τον χαρακτηρισμό των εξωπλανητών. Αυτά περιλαμβάνουν το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST), το ευρυγώνιο υπέρυθρο τηλεσκόπιο (WFIRST) και επίγεια όργανα όπως το εξαιρετικά μεγάλο τηλεσκόπιο (ELT) και το γιγάντιο τηλεσκόπιο του Μαγγελάνου (GMT). Και μπορείτε να στοιχηματίσετε ότι κάποιο μέρος του χρόνου τους θα είναι αφιερωμένο στη μελέτη του πλησιέστερου εξωπλανήτη με τη Γη!
