In augustus 2016, astronomen van de European Southern Observatory (ESO) bevestigden het bestaan ​​van een aardachtige planeet rond Proxima Centauri - de ster die zich het dichtst bij ons zonnestelsel bevindt. In aanvulling, ze bevestigden dat deze planeet (Proxima b) binnen de bewoonbare zone van zijn ster cirkelde. Vanaf dat moment, er zijn meerdere onderzoeken uitgevoerd om te bepalen of Proxima b inderdaad bewoonbaar zou kunnen zijn.

Helaas, het grootste deel van dit onderzoek was niet erg bemoedigend. Bijvoorbeeld, veel studies hebben aangetoond dat de zon van Proxima b te veel flare-activiteit ervaart voor de planeet om een ​​atmosfeer en vloeibaar water op het oppervlak in stand te houden. Echter, in een nieuwe door NASA geleide studie, een team van wetenschappers heeft verschillende klimaatscenario's onderzocht die aangeven dat Proxima b nog genoeg water kan hebben om leven te ondersteunen.

De studie, getiteld "Bewoonbare klimaatscenario's voor Proxima Centauri b met een dynamische oceaan, " onlangs verschenen in het wetenschappelijke tijdschrift Astrobiologie . De studie werd geleid door Anthony D. Del Genio van NASA's Goddard Institute for Space Studies (GISS) en omvatte leden van het NASA Goddard Space Flight Center (GSFC), Universiteit van Colombia, en Trinnovim LLC – een IT-bedrijf dat institutionele en missieondersteuning biedt aan de GSFC.

Om het af te breken, planeten zoals Proxima b – die om M-type (rode dwerg) sterren draaien – staan ​​voor veel uitdagingen als het gaat om bewoonbaarheid. Voor een, zijn korte baan om zijn ster zou waarschijnlijk vroeg in zijn geschiedenis tot een op hol geslagen broeikaseffect hebben geleid. Het zou ook onderhevig zijn aan intense straling (röntgenstraling en extreme ultraviolette fluxen) en zonnewind - wat zou leiden tot catastrofaal atmosferisch en waterverlies.

Echter, er is veel dat we niet weten over de evolutionaire geschiedenis van Proxima b, en er zijn scenario's waarin bewoonbaarheid een mogelijkheid zou kunnen zijn. Zoals Anthony D. Del Genio via e-mail aan Universe Today vertelde:

"Eerst en vooral we weten niet of Prox b een atmosfeer heeft, en als dat zo is, of er water in zit. Zonder die, leven zoals we het kennen kan niet bestaan. Het kan de Prox b zijn die aanvankelijk zonder atmosfeer werd gevormd, of dat het gevormd is met een atmosfeer maar in een stellair systeem dat waterarm was. Of het kan gevormd zijn met een bescheiden atmosfeer en veel water. Of het kan gevormd zijn met een zeer dikke atmosfeer. We weten het gewoon nog niet.

"Tweede, Proxima Centauri is een M-ster, of 'rode dwerg'. Deze sterren zijn veel kleiner en koeler dan onze zon, dus een planeet moet heel dicht bij zo'n ster staan ​​om genoeg sterrenlicht te ontvangen om een ​​bewoonbaar klimaat te hebben. Het probleem daarmee is dat M-sterren vaak erg actief zijn, hun hele leven lang."

"Derde, in hun vroege leven, M-sterren zijn erg helder en heet, wat betekent dat als Prox b bewoonbaar begon, het kan zijn opgewarmd en al vroeg zijn water hebben verloren, voordat het leven de kans kreeg om te grijpen."

Flare-activiteit is een bijzonder grote zorg als het gaat om Proxima Centauri, die zelfs volgens de normen van de rode dwerg variabel en onstabiel is. In feite, in recente jaren, er zijn twee bijzonder krachtige fakkels waargenomen die uit het systeem komen. De tweede was zo krachtig dat je hem met het blote oog kon zien, wat aangeeft dat elke planeet die in een baan om Proxima Centauri draait, na verloop van tijd zijn atmosfeer zou laten verdwijnen.

Echter, zoals ze in hun studie aangeven, er zijn veel mogelijke scenario's waarin Proxima b nog steeds het leven zou kunnen ondersteunen. Bovendien, er is een scala aan onzekerheid als het gaat om de dingen die vijandig zijn aan het leven en die Proxima b wat speelruimte zouden kunnen geven. Volgens Del Genio, deze omvatten de mogelijkheid dat Proxima b zich verder van zijn ster heeft gevormd en geleidelijk naar binnen is gemigreerd, wat zou betekenen dat het niet onderhevig was aan vroege barre omstandigheden.

Tweede, het zou kunnen zijn gevormd met tien keer zoveel water als de aarde; dus zelfs als de harde straling van Proxima Centauri 90% van zijn water weghaalt, het zou nog steeds genoeg water hebben om een ​​oceaan te hebben. Het kan ook gevormd zijn met een dikke waterstofomhulling die had kunnen worden verwijderd, het achterlaten van een "bewoonbare kern" van een atmosfeer.

"We weten het gewoon niet, "zei Del Genio. "Dus, om referentiepunten te bieden voor toekomstige waarnemers, we stellen ons voor dat het een atmosfeer en water heeft, en wij vragen, gezien de ster waar hij om draait en de afstand tot die ster, hoe gemakkelijk of moeilijk is het om je een atmosfeer en oceaan voor te stellen die samen bewoonbare omstandigheden aan het oppervlak zouden kunnen creëren (gedefinieerd als warm genoeg om vloeibaar water in stand te houden, maar niet zo warm om alles te verdampen)."

Om deze mogelijkheden aan te pakken, Del Genio en zijn collega's voerden een reeks 3D-simulaties uit met behulp van de software Resolving Orbital and Climate Keys of Earth and Extraterrestrial Environments with Dynamics (ROCKE -3-D). Als planetaire aanpassing van de NASA GISS Model E2 Earth Global Climate Modeling-software, ROCKE-3-D is gebruikt om vroegere en toekomstige perioden in de geschiedenis van de aarde en een potentieel bewoonbare oude Venus te simuleren.

Met behulp van deze software, het team modelleerde een reeks verschillende soorten potentiële atmosferen voor Prox b, die een aardachtige atmosfeer omvatte (gedomineerd door stikstof met kleine hoeveelheden CO ₂ om de planeet te verwarmen) en een meer Mars-achtige atmosfeer (pure CO ₂ ). Ze overwogen ook of de atmosfeer dunner of dikker zou zijn dan die van de aarde, zijn oceanen min of meer zout (evenals dieper of ondieper), en of de oceaan de hele planeet bedekte.

Laatste, maar niet de minste, ze overwoogden of de planeet getijde vergrendeld is aan zijn ster of (zoals Mercurius) een 3:2 orbitale resonantie had - waarbij de planeet drie keer om zijn as draait voor elke twee banen die hij maakt. Zoals Del Genio uitlegde:

"Voor elke configuratie die we ons voorstellen, we gebruiken een 3D wereldwijd klimaatmodel dat is aangepast van het klimaatmodel op aarde dat we gebruiken om de opwarming van de 21e eeuw te projecteren als gevolg van de toevoeging van broeikasgassen aan de atmosfeer door mensen. Het belangrijkste kenmerk van ons klimaat voor dit doel is dat we een "dynamische" oceaan, d.w.z., een oceaan met stromingen die warm water naar koelere plaatsen verplaatsen. Eerdere studies van Prox b hadden gebruik gemaakt van een 'statis'-oceaan die opwarmt en afkoelt, maar niet beweegt."

Van dit, Del Genio en zijn collega's ontdekten dat elk geval dat ze konden bedenken een planeet produceerde die op zijn minst wat vloeibaar oppervlaktewater had. Ze ontdekten ook dat in het geval van een getijde-locked planeet, warmtetransport tussen de naar de zon gerichte kant en de donkere kant zou er ook voor kunnen zorgen dat de hele planeet bewoonbaar wordt.

"Dus als het een atmosfeer heeft en water heeft, Prox b heeft een vrij goede kans om bewoonbaar te zijn, " zei Del Genio. "We ontdekten ook dat de oceaanstromingen warm water van de dagzijde naar de nachtzijde voerden, delen van de nachtzijde bewoonbaar houden, ook al zien ze nooit licht. En als de oceaan erg zout is, bijna de hele planeet zou bedekt kunnen zijn met vloeistof, maar bijna overal met temperaturen onder het gebruikelijke vriespunt."

Voor degenen die de laatste tijd zijn getrakteerd op een vast dieet met slecht nieuws over Proxima b, dit laatste onderzoek is behoorlijk bemoedigend. Hoewel waarnemingen hebben aangetoond dat Proxima Centauri variabel is en enkele significante uitbarstingen heeft veroorzaakt, er zijn nog veel scenario's waarin Proxima b nog bewoonbaar zou kunnen zijn. Of dit nu wel of niet het geval is, echter, zal afhangen van toekomstige waarnemingen. Zoals Del Genio het uitdrukte:

"Helaas, gezien vanaf de aarde, Prox b lijkt niet te passeren, wat het moeilijker maakt om een ​​atmosfeer te detecteren en te vertellen wat erin zit. Echter, in de vrij nabije toekomst, astronomen zullen de warmte kunnen volgen die door Prox b naar de ruimte wordt uitgestraald terwijl deze in zijn baan om de aarde beweegt. Onze resultaten laten zien dat het mogelijk moet zijn om een ​​planeet met een atmosfeer te onderscheiden van een zonder, en een dunne koude atmosfeer van een dikke warme atmosfeer."

Het zou zich ook kunnen uitstrekken tot andere rotsachtige planeten die om M-type (rode dwerg) sterren draaien, wat nog bemoedigender is. Aangezien deze sterren alleen al meer dan 70% van de sterren in het Melkwegstelsel vertegenwoordigen, de waarschijnlijkheid dat ze potentieel bewoonbare planeten ondersteunen, vergroot de kans op het vinden van buitenaards leven aanzienlijk.

In de komende jaren, instrumenten van de volgende generatie zullen naar verwachting een belangrijke rol spelen bij de detectie en karakterisering van exoplaneten. Deze omvatten de James Webb Space Telescope (JWST), de Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), en op de grond gebaseerde instrumenten zoals de Extremely Large Telescope (ELT) en de Giant Magellan Telescope (GMT). En je kunt er zeker van zijn dat een deel van hun tijd zal worden besteed aan het bestuderen van de dichtstbijzijnde exoplaneet bij de aarde!