PALE RED DOT: Szanse i przeszkody dla życia na Proximie b

RoryBarnes-672x372

 

Autor: Prof. Rory Barnes, University of Washington

Odkrycie Proximy b to największe wydarzenie egzoplanetarne od czasu odkrycia egzoplanet. Proxima b jest trochę większa od Ziemi i znajduje się w ekosferze najbliższej gwiezdnej sąsiadki Słońca. Planeta ta może okazać się najlepszą okazją dla ludzkości do poszukiwania życia pośród gwiazd. Czy na Proxima b powstało jednak życie? Czy jest zamieszkała? Odpowiedź na te pytania nie jest obecnie możliwa, gdyż wiemy o planecie bardzo mało. Możemy jednak ekstrapolować dane ze światów naszego Układu Słonecznego oraz zastosować teoretyczne modele ewolucji galaktycznej, gwiezdnej i planetarnej, aby stworzyć realne scenariusze historii Proximy b. Możliwości są rozmaite i zależą od zjawisk zwykle badanych przez naukowców pracujących w dziedzinach uważanych za odrębne, ale zintegrowana perspektywa – perspektywa astrobiologiczna – może zapewnić realną ocenę możliwości powstania i przetrwania życia na najbliższej nam ezgoplanecie.

Jako astrobiolog i astronom na University of Washington oraz członek NASA Virtual Plenatary Lab od lat badam możliwości życia na planetach krążących wokół czerwonych karłów. Moje badania obejmują tworzenie modeli komputerowych symulujących ewolucję planet i ich atmosfer oraz to, jak z czasem zmieniają się gwiazdy i jak różnią się między sobą orbity planetarne. Odkrycie Proximy b jest dla mnie bardzo ekscytujące, jednak to, że jest wielkości Ziemi i znajduje się w ekosferze to jedynie dwa pierwsze warunki konieczne do tego, aby na planecie mogło istnieć życie, a ich lista jest znacznie dłuższa dla planet krążących wokół czerwonych karłów, niż dla gwiazd w rodzaju naszego Słońca. Jeśli Proxima b rzeczywiście znajduje się w ekosferze, czyli jest na niej woda w stanie płynnym, a być może nawet jest zamieszkała, to musiała przejść zupełnie inną ścieżkę ewolucyjną niż Ziemia. Ta różnica jest frustrująca, gdyż pierwsze interpretacje będą dla nas wyzwaniem, a jednocześnie fascynująca, ponieważ daje możliwość zobaczenia, jak ewoluują we wszechświecie planety wielkości Ziemi. Bez względu na to, czy Proxima b jest jałowym nieużytkiem, czy życie na niej kwitnie, rozpoczynamy właśnie bezprecedensowy etap odkrywania, który być może dostarczy odpowiedzi na od dawna zadawane pytanie: Czy jesteśmy sami?

Aby ocenić możliwość istnienia życia na Proximie b musimy zacząć od jedynej zamieszkałej planety, jaką znamy, czyli od Ziemi. Życie na Ziemi występuje w niezwykle różnorodnych środowiskach, na przykład w źródłach termalnych, w największych oceanicznych głębinach, w mikroskopijnych kanalikach w lodzie morskim, czy w najgłębszych poziomach skorupy ziemskiej. Bez względu na to, jak środowisko jest ekstremalne, całe życie na Ziemi wymaga trzech podstawowych składników: energii, substancji odżywczych i wody w stanie płynnym. Pierwsze dwa składniki występują we wszechświecie bardzo powszechnie, tak jak cząsteczka wody. Czynnikiem ograniczającym z punktu widzenia astrofizyki jest to, że woda musi być w postaci płynnej. Ekosfera to mapa obszaru, na którym woda mogłaby istnieć na powierzchni skalistych, podobnych do Ziemi planet, stąd jej status pierwszego warunku, jaki planeta musi spełniać, aby istniało na niej życie. Życie potrzebuje również wystarczająco dużo czasu do tego, aby powstać i ewoluować, a na Ziemi jest ono odporne na katastrofy tak trywialne, albo tak traumatyczne, jak burza. Różnorodność i uporczywość życia powstałego na Ziemi zachęca astrobiologów do wyobrażania sobie, że życie może istnieć nie tylko na egzoplanatach podobnych do Ziemi, ale również w dziwnych, egzotycznych światach.

Cóż więc mamy sądzić o Proximie b? Jest przynajmniej tak masywna jak Ziemia, a może być kilkakrotnie masywniejsza. Jej „rok” trwa trochę ponad 11 dni, a jej orbita może być kołowa lub znacząco wydłużona. Jej rodzima gwiazda posiada jedynie 12% masy Słońca, 0.1% jego jasności i wiemy o niej, że rozbłyska. Może być związana grawitacyjnie z gwiazdami Alpha Centauri A i B, które oddalone są od niej o 15 000 jednostek astronomicznych. Wszystkie trzy zawierają zdecydowanie więcej ciężkich pierwiastków niż Słońce, jednak wiemy bardzo niewiele o składzie Proximy b, czy też o tym, jak powstała. Nowe dane wskazują na obecność drugiej planety w tym systemie, której obieg wokół gwiazdy zajmuje prawie 200 dni, jednak jej istnienie nie może być na razie potwierdzone. Te fakty znamy i na ich podstawie musimy wydedukować, czy na Proximie b jest życie.

Proxima b została odkryta poprzez pomiary prędkości kątowej, które nie wiążą się z bezpośrednimi kalkulacjami jej masy, a jedynie dostarczają informację o masie minimalnej. A zatem pierwsze pytanie, na które chcielibyśmy odpowiedzieć to: Czy masa planety jest na tyle mała, aby być planetą skalistą, jak Ziemia? Jeśli planeta jest znacznie większa, może być bardziej podobna do Neptuna z grubą, gazową powłoką. Nie wiemy gdzie leży linia dzieląca egzoplanety na skaliste i gazowe, jednak modele powstawania planet i analiza planet odkrytych przez misję Keplera sugerują, że linia dzieląca znajduje się pomiędzy masą 5 a 10 razy większą od masy Ziemi. Zaledwie około 5% możliwych orbit Proximy b umieszcza ją ponad 5 masami Ziemi, więc jest bardzo prawdopodobne, że planeta należy do skalistych.

Kolejnym pytaniem, jakie musimy sobie zadać jest to, czy planeta powstała razem z wodą. Woda składa się z wodoru i tlenu, pierwszego i trzeciego pierwiastka z najpopularniejszych w naszej galaktyce, więc powinniśmy się spodziewać jej wszędzie. Jednak w małej odległości od gwiazd, czyli tam, gdzie znajduje się Proxima b, woda podgrzewana jest do stanu gazowego podczas tworzenia się planety, więc trudnym dla niej jest tę wodę zatrzymać. Planety powstające w większych odległościach mogą zgromadzić więcej wody, więc jeśli Proxima b powstała dalej od gwiazdy i później przesunęła się na swoją obecną orbitę, istnieje większe prawdopodobieństwo, że jest bogata w wodę. Na chwilę obecną nie wiemy, jak powstała planeta, ale możliwe wydają się trzy scenariusze: 1) planeta powstała tam, gdzie się teraz znajduje, głównie z miejscowego materiału; 2) planeta powstała dalej od gwiazdy, gdy dysk gazowo-pyłowy, z których powstał układ planetarny nadal istniał, a siły z dysku doprowadziły planetę na jej obecną orbitę; lub 3) planeta powstała w innym miejscu, jednak swego rodzaju niestabilność obejmująca cały układ poprzesuwała planety, a Proxima b znalazła się na swojej obecnej orbicie. Pierwszy scenariusz to ten, według którego powstały Ziemia i Wenus, więc Proxima b może, lecz nie musi posiadać znaczących zasobów wody, jeśli powstała w ten sposób. Wynikiem drugiego scenariusza są planety bogate w wodę, gdyż istnieje większe prawdopodobieństwo, że woda będzie w stanie zamarzniętym znajdując się w sporej odległości od gwiazdy, więc powstająca planeta mogłaby łatwo ją zebrać. Trzeci scenariusz nie jest rozstrzygający, ponieważ planeta mogła przemieścić się z wewnętrznej orbity, gdzie powstała bez wody, lub powstała dalej od gwiazdy i posiada wodę, jednak nie możemy być tego pewni.

Przyjrzyjmy się teraz wskazówkom pochodzącym od gwiazd. Modele komputerowe ewolucji naszej galaktyki sugerują, że gwiazdy wzbogacone o ciężkie pierwiastki, czyli takie jak Proxima, nie mogą powstać lokalnie (25 000 lat świetlnych od centrum galaktyki), gdyż nie ma tam wystarczająco dużej ilości dostępnych cząstek ciężkich. Jednak bliżej centrum galaktyki, gdzie powstawanie gwiazd jest bardziej energiczne i trwa od dawna, powstanie gwiazd takich, jak Proxima jest możliwe. Niedawne badania dr Sarah Loebman wraz z zespołem pokazały, że gwiazdy znajdujące się w naszym galaktycznym sąsiedztwie ze składem takim, jak Proxima, musiały powstać przynajmniej 10 000 lat świetlnych bliżej galaktycznego centrum. Najwyraźniej Proxima Centauri błądziła po naszej galaktyce, a jej historia mogła odegrać ważną rolę w ewolucji Proximy b.

Komputerowe modele ewolucji Drogi Mlecznej sugerują, że Proxima Centauri przemieściła się 10 000 lat świetlnych od miejsca, w którym powstałą, w kierunku na zewnątrz Drogi Mlacznej. Miejsce jej powstania zaznaczono pomarańczowym kółkiem. Słońce i Ziemia prawdopodobnie powstały blisko miejsca swojego obecnego położenia (niebieskie kółko), czyli tu, gdzie znajduje się również Proxima Centauri.
Komputerowe modele ewolucji Drogi Mlecznej sugerują, że Proxima Centauri przemieściła się 10 000 lat świetlnych od miejsca, w którym powstałą, w kierunku na zewnątrz Drogi Mlacznej. Miejsce jej powstania zaznaczono pomarańczowym kółkiem. Słońce i Ziemia prawdopodobnie powstały blisko miejsca swojego obecnego położenia (niebieskie kółko), czyli tu, gdzie znajduje się również Proxima Centauri.

Orbita Proximy krążącej wokół Alphy Centauri A i B, przy założeniu, że są ze sobą związane grawitacyjnie, jest duża w porównaniu do innych układów wielokrotnych. Co więcej, jest tak duża, że oddziaływanie gwiazd A i B na Proximę jest słabe, ale za to oddziaływanie Drogi Mlecznej w znacznym stopniu ukształtowało orbitę gwiazdy. Cała masa Drogi Mlecznej powoduje, że orbita Proximy bez przerwy zmienia zarówno kształt jak i orientację. Proxima jest również podatna na grawitacyjne spotkania z przemieszczającymi się w pobliżu gwiazdami, które mogą wpłynąć na jej orbitę. Symulacje wykonane niedawno przez prof. Nate Kaib pokazały, że te dwa efekty często prowadzą do bliskich spotkań gwiazd z układów wielokrotnych, które zaburzają ich układy planetarne. Zaburzenia są często na tyle silne, że mogą spowodować wyrzucenie planet z układu i całkowicie zmienić orbity pozostałych planet. Nowe symulacje, przeprowadzone przez Russella Deitricka pokazują, że ten scenariusz wzbudza poważny niepokój również w przypadku Proximy; istnieje spore prawdopodobieństwo, że w przeszłości Proxima przeleciała na tyle blisko Alphy Centauri A i B, że jej układ planetarny się rozpadł, wyrzucając rodzeństwo Proximy b w przestrzeń kosmiczną. Jeśli takie zaburzenie miało miejsce, Proxima b mogła nie powstać tam, gdzie widzimy ją dzisiaj, ponieważ jej orbita zostałaby nim dotknięta.

Nawet jeśli Proxima nie jest obecnie związana z Alphą Centauri A i B, wydaje się, że przemieszcza się razem z nimi i jest bardzo prawdopodobne, że gwiazdy te powstały z tego samego dysku gazowo-pyłowego. Jeśli powstały razem, powinny mieć podobny skład i być w niemal identycznym wieku. Odniesienie do wieku Alphy Centauri A i B jest o tyle ważne, że trudno jest stwierdzić wiek gwiazd o małej masie takich jak Proxima Centauri. Astronomowie mogą oszacować wiek Alphy Centauri A dzięki astrosejsmologii, nauce o „trzęsieniach gwiazd”. Gwiazdy większe od Słońca pulsują z na tyle dużą częstotliwością, że zaobserwować można wahania jasności, a ich szczegółowe monitorowanie może ujawnić wiek gwiazdy. Badania prowadzone niedawno przez dr. Michaela Bazota dowiodły, że Alpha Centauri A ma pomiędzy 3,5 a 6 miliardów lat. To zakres szerszy, niż byśmy chcieli, ale Proxima jest na pewno na tyle wiekowa, że może gościć życie, a Proxima b może nawet być w podobnym wieku, co Ziemia!

Teraz przyjrzymy się wskazówkom dostarczanym przez układ planetarny Proximy Centauri. Olbrzymia większość energii potrzebnej do życia na Ziemi pochodzi od naszego Słońca, a małe gwiazdy, takie jak Proxima, mogą produkować energię nawet przez biliony lat. Ich wielkość jest niemal minimalną wielkością gwiazdy, więc aby Proxima b mogła otrzymywać tyle energii słonecznej, co Ziemia, musi znajdować się około 25 razy bliżej swojej gwiazdy, niż Ziemia Słońca. Ta odległość to ekosfera. Proxima jest zdecydowanie ciemniejsza niż Słońce, ale i tak pozostaje ciągiem reakcji termojądrowych, więc, jeśli wszystkie inne czynniki pozostają takie same, zaistnienie życie wydaje się być bardziej prawdopodobne w większych odległościach od gwiazdy. Bliskie orbity tworzą liczne przeszkody, których nie musiało pokonywać życie na Ziemi. Są to między innymi długi okres formowania się gwiazdy, krótkie i energetyczne wyrzuty energii w postaci promieniowania UV i X, silne pole magnetyczne, większe plamy gwiazdowe, większe koronalne wyrzuty masy czy siły pływowe wynikające z grawitacji, które powodują, że właściwości obrotowe ulegają zmianie, a oceany (jeśli istnieją) i skały podlegają ocieplaniu poprzez tarcie.

Historia ewolucji jasności Proximy była wolna i skomplikowana. Wszystkie modele ewolucji gwiazd przewidują, że przez pierwszy miliard lat Proxima powoli traciła na jasności, aż do stanu, w którym znajduje się dzisiaj, co zakłada, że przez około pierwszą ćwiartkę miliarda lat powierzchnia Proximy b była za gorąca, aby osiągnąć warunki podobne do ziemskich. Jak pokazałem niedawno z Rodrigo Lugerem, gdyby nasza obecna Ziemia znalazła się w takiej sytuacji, stałaby się światem podobnym do wenusjańskiego, z rozszalałym efektem cieplarnianym mogącym zniszczyć całą znajdującą się na planecie wodę. Takie wysychanie jest możliwe, gdyż wiązania cząsteczkowe pomiędzy wodorem i tlenem w wodzie mogą być zniszczone w wyższych partiach atmosfery przez promieniowanie pochodzące od gwiazdy, a wodór, będąc najlżejszym pierwiastkiem, może uciec grawitacji planety. Bez wodoru nie może istnieć woda, a planeta nie nadaje się do życia. Ucieczka czy uniknięcie tego niepohamowanego efektu cieplarnianego było największym wyzwaniem w szansie Proximy b na utworzenie życia.

Ekosfera Proximy Centauri przesunęła się bliżej gwiazdy, odkąd ta powstała, co może oznaczać, że Proxima b straciła wodą krótko po swoim powstaniu, kiedy układ miał 1-10 miliona lat. Ekosfera, zaznaczona kolorem niebieskim, nie docierała do orbity Proximy b aż do prawie 200 milionów lat po tym, jak powstał układ. Ta początkowa jasność może być największą przeszkodą dla punktu zaczepienia dla życia na Proximie b.
Ekosfera Proximy Centauri przesunęła się bliżej gwiazdy, odkąd ta powstała, co może oznaczać, że Proxima b straciła wodą krótko po swoim powstaniu, kiedy układ miał 1-10 miliona lat. Ekosfera, zaznaczona kolorem niebieskim, nie docierała do orbity Proximy b aż do prawie 200 milionów lat po tym, jak powstał układ. Ta początkowa jasność może być największą przeszkodą dla punktu zaczepienia dla życia na Proximie b.

Gdy gwiazda traci na jasności, proces niszczenia cząsteczek wody zostaje wstrzymany, więc całkowite wyschnięcie jest możliwe do uniknięcia. Jeśli pozostaje jakaś woda, wówczas atmosfera może również zawierać duże ilości tlenu pozostałego po zniszczeniu pary wodnej. Duże ilości wody i tlenu mogą wydawać się dobrym przepisem na życie, jednak prawie na pewno tak nie jest. Tlen jest jednym z najbardziej reaktywnych pierwiastków, a jego obecność w młodej atmosferze Proximy b prawdopodobnie powstrzymałaby rozwój cząstek prebiotycznych, które do powstania potrzebują warunków z małą ilością tlenu. Życie na Ziemi powstało, gdy tlen był nieobecny, a fotosynteza ostatecznie utworzyła wystarczająco dużą jego ilość, aby stał się ważnym składnikiem naszej atmosfery. Zauważ, że zniszczenie tylko pewnej ilości wody prowadzi do dosyć zaskakującej możliwości, że planeta mogła posiadać oceany i atmosferę bogatą w tlen, ale nie miała możliwości podtrzymania życia!

Kolejną intrygującą możliwością jest to, że Proxima b zaczynała jako planeta podobna do Neptuna, ale początkowa jasność gwiazdy i jej rozbłyski zniszczyły atmosferę bogatą w wodór, aby odkryć gościnną dla życia Proximę znajdującą się niżej. Taki świat badał Rodrigo Luger, ja oraz inni naukowcy i ustaliliśmy, że jest to realna droga do uniknięcia całkowitego wyschnięcia. Przede wszystkim, atmosfera wodorowa chroni wodę. Jeśli w powstałej Proximie b 0.1-1% masy stanowiłaby powłoka wodorowej, planeta straciłaby wodór, ale nie wodę, potencjalnie stając się otwartym na życie światem, gdy jej gwiazda osiągnęła swoją obecną jasność.

Ten szeroki zakres możliwych ścieżek ewolucyjnych stawia onieśmielające wyzwanie dla przyszłych ziemskich i kosmicznych teleskopów, które będą szukać życia w atmosferze Proximy b. Na szczęście moi współpracownicy z Virtual Planetary Lab, prof. Victoria Meadows, Giada Arney i Edward Schwieterman pracują nad technikami odróżniania możliwych stanów atmosfery Proximy b, nie martwiąc się na razie tym, czy powstało na niej życie, czy nie. Niemal wszystkie elementy atmosfery widoczne są w spektrum, więc z naszą wiedzą o możliwych historiach planety możemy zacząć tworzyć instrumenty i planować obserwacje, które wskażą najważniejsze różnice. Na przykład przy wystarczająco wysokim ciśnieniu cząsteczki tlenu mogą na chwilę związać się ze sobą i stworzyć obserwowalną właściwość w spektrum. Co najważniejsze, ciśnienie wymagane przez obserwatorów, aby mogło zostać wykryte, jest na tyle duże, że umożliwia rozróżnienie pomiędzy planetą ze zbyt dużą ilością tlenu, a taką z ilością odpowiednią do życia. Dowiadując się coraz więcej o planecie i układzie, będziemy mogli stworzyć bibliotekę obejmującą możliwe spektra, z pomocą których ilościowo będziemy w stanie ustalić jak prawdopodobne jest istnienie życia na Proximie b.

Początkowa jasność gwiazdy, wokół której orbituje planeta, jest największą przeszkodą dla życia, jednak inne kwestie również są istotne. Jedną z przeszkód, które początkowo uważano za uniemożliwiające życie na planetach krążących wokół czerwonych karłów była możliwość rotacji synchronicznej, oznaczającej, że jedna z półkul przez cały okres obiegu jest zwrócona w kierunku gwiazdy. Dzieje się to z naszym Księżycem, którego te same siły pływowe podnoszące oceany sprawiły, że Księżyc pokazuje tylko jedną swoją połówkę Ziemi. Ze względu na to, że Proxima b krąży tak blisko swojej gwiazdy, może ona znajdować się w takiej sytuacji, a zależy to od kształtu jej orbity. Przez dekady astronomowie uważali, że planeta w rotacji synchronicznej byłaby pozbawiona życia, ponieważ uważali, że atmosfera nad wiecznie ciemną półkulą zamarza i opada na powierzchnię. Obecnie uważa się to za mało możliwe, gdyż wiatry w atmosferze przenoszą energię na całą planetę i podtrzymują po stronie ciemnej ciepło wystarczające do tego, aby atmosfera nie zamarzała. Jeśli więc chodzi o stabilność atmosferyczną, rotacja synchroniczna nie jest przeszkodą dla zaistnienia życia na planecie.

Choć rotacja synchroniczna nie jest bardzo niebezpieczna dla życia, możliwe jest, że siły pływowe dostarczają duże ilości energii do atmosfery i wnętrza planety. Energia ta często jest nazywana „pływowym grzaniem” i wynika z deformacji planety spowodowanej zmianami w sile grawitacyjnej gwiazdy, która oddziałuje na planetę na całej jej średnicy. Na przykład, jeśli planeta ma orbitę eliptyczną, będąc bliżej gwiazdy odczuwa większą grawitację niż wtedy, gdy jest od niej oddalona. Ta różnica spowoduje, że kształt planety zmieni się, a taka deformacja wywołać może tarcie pomiędzy wewnętrznymi warstwami planety, wytwarzając ciepło. W ekstremalnych przypadkach pływowe grzanie może zapoczątkować niepohamowany efekt cieplarniany w rodzaju tego, który wysuszył Wenus, niezależnie od światła gwiazdy. Nie jest prawdopodobne, żeby Proxima b znajdowała się w tym stanie, ale grzanie pływowe nadal może być tam bardzo silne, powodując ciągłe erupcje wulkaniczne, jak na księżycu Jowisza, Io, lub/i wznosząc ogromne fale oceaniczne. Na podstawie posiadanych przez nas informacji nie jesteśmy w stanie stwierdzić wielkości grzania pływowego, jednak musimy być go świadomi i badać jego implikacje.

Krótkie, wysokoenergetyczne wybuchy Proximy Centauri, zwane rozbłyskami uważane są ze utrudnienie dla powstania życia na powierzchni planety orbitującej wokół czerwonego karła. Rozbłyski i erupcje z małych obszarów na powierzchni gwiazd mogą spowodować krótki (kilkugodzinny czy kilkudniowy) wzrost jasności. Problem w tym, że rozbłyski emitują podmuchy dodatnio naładowanych protonów, a jak pokazała prof. Antigona Segura wraz z zespołem, zmniejszają one warstwę ozonową, które może chronić życie przed szkodliwym, wysokoenergetycznym promieniowaniem UV. Rozbłyski na Proximie mają miejsce znacznie częściej, niż na Słońcu, a ponieważ Proxima b znajduje się znacznie bliżej swojej gwiazdy, niż Ziemia, prawdopodobnie jest poddawana powtarzającym się bombardowaniom. Jeśli atmosfera mogłaby rozwinąć solidną tarczę, która chroniłaby przed tymi erupcjami, jak na przykład silne pole magnetyczne, wówczas rozbłyski mogłyby nie mieć dla życia znaczenia. Tak samo byłoby w przypadku, gdyby życie istniało kilka metrów pod wodą. Wówczas rozbłyski nie powinny być śmiertelne dla życia na Proximie b.

Niepokój o rozbłyski naturalnie prowadzi do pytania, czy planeta w ogóle posiada chroniące ją pole magnetyczne jak Ziemia. Przez lata wielu naukowców uważało, że powstanie takich pól magnetycznych jest niemożliwe na planetach podobnych do Proximy b, ponieważ rotacja synchroniczna by to uniemożliwiła. Uważano, że pole magnetyczne jest generowane przez prąd elektryczny poruszający się w jądrze planety, a ruch naładowanych cząstek potrzebnych do wytworzenia tego prądu jest spowodowany ruchem obrotowym planety. Wolno obracająca się planeta może nie być w stanie transportować naładowanych cząstek na tyle szybko, aby wygenerować pole magnetyczne mogące odepchnąć rozbłyski i sprawić, że planety w ekosferze czerwonych karłów będą mogły utrzymać atmosferę. Jednak nowsze badania pokazują, że pola magnetyczne planet są tak naprawdę utrzymywane przez konwekcję, czyli proces, dzięki któremu gorący materiał wewnątrz jądra unosi się, stygnie i ponownie opada. Ruch obrotowy pomaga, ale dr Peter Driscoll i ja niedawno obliczyliśmy, że konwekcja zupełnie wystarcza do utrzymania silnego pola magnetycznego na planecie o rotacji synchronicznej z i pływowym grzaniem przez miliardy lat. Jest zatem całkowicie możliwe, że Proxima b posiada silne pole magnetyczne i może odpierać rozbłyski.

Czy Proxima b jest zatem zdolna do podtrzymania życia? Krótka odpowiedź brzmi: „To skomplikowane”. Nie dokonaliśmy wielu obserwacji, ale to, co wiemy pozwala na zawrotną ilość możliwości. Czy Proxima b przebyła połowę galaktyki? Czy przetrwała niestabilność obejmującą cały system planetarny, która wyrzuciła jej rodzeństwo w kosmos i zmieniła jej orbitę? Jak radziła sobie z początkową wysoką jasnością swojej gwiazdy? Z czego jest zrobiona? Czy zaczynała jako planeta podobna do Neptuna, a potem upodobniła się do Ziemi? Czy nieustannie bombardowana jest rozbłyskami i koronalnymi wyrzutami masy? Czy jest pływowo ogrzana do stanu przypominającego (lub gorszego niż) stan Io? Są to najważniejsze pytania, na które musimy odpowiedzieć, aby stwierdzić potencjalną zdolność Proximy b do podtrzymywania życia i ustalić, czy nasza najbliższa galaktyczna sąsiadka to niegościnny nieużytek, zamieszkana planeta czy przyszły dom dla ludzkości.

Ostatnie pytanie nie jest aż tak retoryczne, jak mogłoby się wydawać. Skoro życie potrzebuje źródła energii, możliwym jest, na dłuższą metę – a na myśli mam dłuuugą metę – żeby planety takie jak Proxima b stały się idealnymi miejscami do życia. Nasze Słońce wypali się już za 4 miliardy lat, a Proxima Centauri istnieć będzie przez kolejnych 4 biliony lat. Co więcej, jeśli „planeta c” istnieje i lekko wpływa na orbitę b, grzanie pływowe mogłoby nieskończenie dostarczać skromną ilość energii do wnętrza b, zapewniając energię do utrzymania stabilnej atmosfery. Jeśli ludzkość ma przeżyć dłużej niż Słońce, musimy opuścić Układ Słoneczny i podróżować do innych gwiazd. Jeśli Proxima b jest zdolna do podtrzymania życia, może być idealnym miejscem do przeprowadzki. Być może właśnie odkryliśmy przyszły dom dla ludzkości! Jednak aby wiedzieć to na pewno, musimy wykonać o wiele więcej obserwacji, przeprowadzić o wiele więcej symulacji komputerowych i, przy odrobinie szczęścia, wysłać sondy, które wykonają pierwszy bezpośredni rekonesans egzoplanety. Podtrzymująca życie czy nie, Proxima b oferuje nowe spojrzenie na to, jak planety i życie wpasowują się w nasz wszechświat.

Podziękowania dla Victorii Meadows, Edwarda Schwietermana, Giada Arney i Petera Kelley.

Nota edytorska. Jest to artykuł popularnonaukowy oparty o naukowy raport “The habitability of Proxima b I : Evolutionary scenarios”, http://adsabs.harvard.edu/abs/2016arXiv160806919B , który został przedłożony do Journal Astrobiology 25 sierpnia. Ocena przypuszczalnego położenia Proximy b w ekosferze jest kluczowa dla interpretacji znaczenia wykrycia Proximy b, zaprojektowania przyszłych obserwacji, a nawet nadania nowych kształtów instrumentom i misjom kosmicznym. W momencie ogłoszenia odkrycia, zespół Pale Red Dot nawiązał kontakt z dwiema grupami ekspertów, aby ocenili oni te wczesne przypuszczenia o umiejscowieniu Proximy b w ekosferze. Prof Rory Barnes przewodniczył jednej z tych grup. Wyniki pracy drugiej grupy (prowadzonej przez I. Ribas i M. Turbat) streszczone są na stronie: http://proximacentauri.info i są technicznie wyjaśnione w dwóch artykułach. Kolejne badania z pewnością są w toku.

PurpleMountain

O autorze. Rory Barnes jest profesorem astronomii i astrobiologii Univeristy of Washington w Seattle. Doktorat z astronomii uzyskał na University of Washington w 2004 roku. Po pracy na stanowisku podoktorskim w Lunar Planetary Laboratory na University of Arizona w Tucson powrócił na University of Washington i do NASA Virtual Planetary Lab w roku 2009, przyłączając się do kadry UW w roku 2013. Bada egzoplanety poprzez modele komputerowe. Z początku zajmował się dynamiką orbit, ale poszerzył swoje badania, które obecnie obejmują rolę Drogi Mlecznej, ewolucję gwiazd, efekty atmosferycznych oraz termiczną i magnetyczną ewolucję wnętrz planet typu ziemskiego. 

Artykuł powstał w ramach kampanii społecznej projektu Pale Red Dot i w oryginale dostępny jest na stronie projektu pod adresem: http://www.palereddot.org

Tłumaczenie na język polski: Puls Kosmosu / Ewa Stokłosa

Komentarze

comments