Den nærmeste planet, der nogensinde er opdaget uden for solsystemet, kunne være beboelig med et hav ved dagen

I august 2016, astronomer fra European Southern Observatory (ESO) bekræftede eksistensen af ​​en jordlignende planet omkring Proxima Centauri – den nærmeste stjerne til vores solsystem. Ud over, de bekræftede, at denne planet (Proxima b) kredsede inden for sin stjernes beboelige zone. Siden da, flere undersøgelser er blevet udført for at afgøre, om Proxima b faktisk kunne være beboelig.

Desværre, det meste af denne forskning har ikke været særlig opmuntrende. For eksempel, mange undersøgelser har indikeret, at Proxima b's sol oplever for meget flareaktivitet til, at planeten kan opretholde en atmosfære og flydende vand på dens overflade. Imidlertid, i en ny NASA-ledet undersøgelse, et hold videnskabsmænd har undersøgt forskellige klimascenarier, der indikerer, at Proxima b stadig kan have vand nok til at understøtte liv.

Studiet, med titlen "Habitable Climate Scenarios for Proxima Centauri b with a Dynamic Ocean, " for nylig optrådt i det videnskabelige tidsskrift Astrobiologi . Undersøgelsen blev ledet af Anthony D. Del Genio fra NASAs Goddard Institute for Space Studies (GISS) og omfattede medlemmer fra NASA Goddard Space Flight Center (GSFC), Columbia University, og Trinnovim LLC – en it-virksomhed, der yder institutionel og missionsstøtte til GSFC.

For at bryde det ned, Planeter som Proxima b – der kredser om stjerner af M-typen (rød dværg) – står over for en masse udfordringer, når det kommer til beboelighed. For en, dens tætte kredsløb til dens stjerne ville sandsynligvis have ført til en løbsk drivhuseffekt tidligt i dens historie. Det ville også blive udsat for intens stråling (røntgenstråler og ekstreme ultraviolette strømninger) og solvind - hvilket ville føre til katastrofalt atmosfærisk og vandtab.

Imidlertid, der er meget, vi ikke ved om Proxima b's evolutionære historie, og der er scenarier, hvor beboelighed kunne være en mulighed. Som Anthony D. Del Genio fortalte Universe Today via e-mail:

"Først og fremmest, vi ved ikke, om Prox b overhovedet har en atmosfære, og hvis det gør, om den har noget vand. Uden dem, livet, som vi kender det, kan ikke eksistere. Det kunne være Prox b dannet oprindeligt uden atmosfære, eller at det er dannet med en atmosfære, men i et stjernesystem, der var vandfattigt. Eller det kunne være dannet med en beskeden atmosfære og masser af vand. Eller det kunne være dannet med en meget tyk atmosfære. Vi ved det bare ikke endnu.

"Sekund, Proxima Centauri er en M-stjerne, eller 'rød dværg'. Disse stjerner er meget mindre og køligere end vores sol, så en planet skal være meget tæt på sådan en stjerne, for at den kan modtage nok stjernelys til at have et beboeligt klima. Problemet med det er, at M-stjerner har en tendens til at være meget aktive, gennem hele deres liv."

"Tredje, i deres tidlige liv, M stjerner er meget lyse og varme, hvilket betyder, at hvis Prox b startede beboelig, det kunne være blevet varmet op og mistet sit vand tidligt, før livet havde en chance for at tage fat."

Flareaktivitet er en særlig stor bekymring, når det kommer til Proxima Centauri, som er variabel og ustabil selv efter rød dværg standarder. Faktisk, i de seneste år, to særligt kraftige flares er blevet opdaget, der kommer fra systemet. Den anden var så kraftig, at den kunne ses med det blotte øje, hvilket indikerer, at enhver planet, der kredser om Proxima Centauri, ville få fjernet sin atmosfære over tid.

Imidlertid, som de angiver i deres undersøgelse, der er mange mulige scenarier, hvor Proxima b stadig kan understøtte livet. Hvad mere er, der er en række usikkerhed, når det kommer til de ting, der er fjendtlige over for livet, som kunne give Proxima b lidt slingreplads. Ifølge Del Genio, disse inkluderer muligheden for, at Proxima b dannede sig længere væk fra sin stjerne og gradvist vandrede indad, hvilket ville betyde, at det ikke var underlagt tidlige barske forhold.

Sekund, det kunne have dannet sig med ti gange mere vand end Jorden; så selvom Proxima Centauris hårde stråling fjernede 90 % af dets vand, den ville stadig have vand nok til at have et hav. Det kunne også have dannet sig med et tykt brinthylster, som kunne være blevet fjernet, efterlader en "beboelig kerne" af en atmosfære.

"Vi ved det bare ikke, sagde Del Genio. at give referencepunkter for fremtidige observatører, vi forestiller os, at det har en atmosfære og vand, og vi spørger, givet stjernen den kredser om og afstanden fra den stjerne, hvor let eller svært er det at forestille sig en atmosfære og et hav, der tilsammen kunne producere beboelige forhold ved overfladen (defineret som varmt nok til at opretholde flydende vand, men ikke så varmt, at det fordamper det hele)."

For at imødekomme disse muligheder, Del Genio og hans kolleger udførte en række 3-D-simuleringer ved hjælp af Resolving Orbital and Climate Keys of Earth and Extraterrestrial Environments with Dynamics (ROCKE -3-D) software. Som en planetarisk tilpasning af NASA GISS Model E2 Earth Global Climate Modeling software, ROCKE-3-D er blevet brugt til at simulere tidligere og fremtidige perioder i Jordens historie og en potentielt beboelig gammel Venus.

Ved at bruge denne software, holdet modellerede en række forskellige typer potentielle atmosfærer til Prox b, som omfattede en jordlignende atmosfære (domineret af nitrogen med små mængder CO ₂ at opvarme planeten) og en mere Mars-lignende atmosfære (ren CO ₂ ). De overvejede også, om dens atmosfære ville være tyndere eller tykkere end Jordens, dens oceaner mere eller mindre salt (såvel som dybere eller mere lavvandede), og hvorvidt havet dækkede hele planeten.

Sidst, men ikke mindst, de overvejede, om planeten er tidevandslåst til sin stjerne eller (som Merkur) havde en 3:2 orbital resonans - hvor planeten roterer tre gange om sin akse for hver to kredsløb, den foretager. Som Del Genio forklarede:

"For hver konfiguration, vi forestiller os, vi kører en 3-D global klimamodel, der er tilpasset fra Jordens klimamodel, som vi bruger til at fremskrive det 21. århundredes opvarmning på grund af menneskers tilføjelse af drivhusgasser til atmosfæren. Nøgletræk ved vores klima til dette formål er, at vi inkluderer et "dynamisk" hav, dvs. et hav, der har strømme, der flytter varmt vand til køligere steder. Tidligere undersøgelser af Prox b havde brugt et "statis" hav, der varmer og afkøles, men som ikke bevæger sig."

Fra dette, Del Genio og hans kolleger fandt ud af, at hvert tilfælde, de kunne komme i tanke om, producerede en planet, der havde mindst noget flydende overfladevand. De fandt også ud af, at i tilfælde af en tidevandslåst planet, varmetransport mellem den solvendte side og den mørke side kunne også gøre det muligt for hele planeten at være beboelig.

"Så hvis det har en atmosfære og har vand, Prox b har en ret god chance for at være beboelig, " sagde Del Genio. "Vi fandt også ud af, at havstrømmene førte varmt vand fra dagen til natsiden, holde dele af natsiden beboelig, selvom de aldrig ser noget lys. Og hvis havet er meget salt, næsten hele planeten kunne være dækket af væske, men med temperaturer under det sædvanlige frysepunkt næsten overalt."

For dem, der er blevet behandlet med en stabil diæt af dårlige nyheder om Proxima b på det seneste, denne seneste forskning er ret opmuntrende. Selvom observationer har vist, at Proxima Centauri er variabel og har produceret nogle betydelige opblussen, der er stadig mange scenarier, hvor Proxima b stadig kan være beboelig. Uanset om dette er tilfældet eller ej, imidlertid, vil afhænge af fremtidige observationer. Som Del Genio udtrykte det:

"Desværre, set fra Jorden, Prox b ser ikke ud til at passere, hvilket gør det sværere at opdage en atmosfære og fortælle, hvad der er i den. Imidlertid, i en temmelig nær fremtid, astronomer vil være i stand til at overvåge den varme, der udsendes til rummet af Prox b, når den bevæger sig i sin bane. Vores resultater viser, at det burde være muligt at skelne en planet med en atmosfære fra en uden, og en tynd kold atmosfære fra en tyk varm atmosfære."

Det kunne også strække sig til andre klippeplaneter, der kredser om stjerner af typen M (rød dværg), hvilket er endnu mere opmuntrende. I betragtning af at disse stjerner tegner sig for over 70 % af stjernerne i Mælkevejen alene, sandsynligheden for, at de understøtter potentielt beboelige planeter, øger chancerne for at finde udenjordisk liv betydeligt.

I de kommende år, Næste generations instrumenter forventes at spille en stor rolle i detektion og karakterisering af exoplaneter. Disse omfatter James Webb Space Telescope (JWST), Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), og jordbaserede instrumenter som Extremely Large Telescope (ELT) og Giant Magellan Telescope (GMT). Og du kan vædde på, at noget af deres tid vil blive dedikeret til at studere den nærmeste exoplanet til Jorden!