Tillbaka i augusti 2016 bekräftades förekomsten av en jordliknande planet intill vårt solsystem. För att göra saken ännu mer spännande bekräftades det att denna planet kretsar inom dess stjärnas bebörliga zon. Sedan den tiden har astronomer och exoplanetjägare varit upptagna med att försöka bestämma allt de kan om denna steniga planet, känd som Proxima b. Framför allt hos alla har varit hur troligt det är att vara beboelig.
Emellertid har flera studier dykt upp sedan den tiden som indikerar att Proxima b, med tanke på att det kretsar kring en M-typ (röd dvärg), skulle ha svårt att stödja livet. Detta var verkligen slutsatsen i en ny studie som leddes av forskare från NASA: s Goddard Space Flight Center. Som de visade skulle en planet som Proxima b inte kunna behålla en jordliknande atmosfär så länge.
Röda dvärgstjärnor är de vanligaste i universumet och står för uppskattningsvis 70% av stjärnorna i vår galax ensam. Som sådant är astronomer naturligtvis intresserade av att veta hur troligt de är för att stödja planerade planeten. Och med tanke på avståndet mellan vårt solsystem och Proxima Centauri - 4.246 ljusår - anses Proxima b vara idealiskt för att studera livsmiljön för röda dvärgstjärnsystem.
Ovanpå allt det faktum att Proxima b tros likna i storlek och sammansättning som Jorden gör det till ett särskilt tilltalande mål för forskning. Studien leddes av Dr. Katherine Garcia-Sage från NASA: s Goddard Space Flight Center och det katolska universitetet i Amerika i Washington, DC. Som hon berättade för Space Magazine via e-post:
”Hittills har inte många jordstorlekar exoplaneter hittats i kretslopp i den tempererade zonen för deras stjärna. Det betyder inte att de inte finns - större planeter hittas oftare, eftersom de är lättare att upptäcka - men Proxima b är av intresse eftersom det inte bara är jordstorlek och på rätt avstånd från dess stjärna, utan det är också kretsar runt den närmaste stjärnan till vårt solsystem. "
För att bestämma sannolikheten för att Proxima b ska vara bebodd, försökte forskargruppen att ta itu med de huvudsakliga problem som klippiga planeter som kretsar runt röda dvärgstjärnor. Dessa inkluderar planetens avstånd från deras stjärnor, variationen i röda dvärgar och förekomsten (eller frånvaron) av magnetfält. Avstånd är av speciell betydelse, eftersom beboeliga zoner (aka tempererade zoner) runt röda dvärgar är mycket närmare och stramare.
"Röda dvärgar är svalare än vår egen sol, så den tempererade zonen är närmare stjärnan än jorden är till solen," sade Dr. Garcia-Sage. ”Men dessa stjärnor kan vara väldigt magnetiskt aktiva och att vara så nära en magnetiskt aktiv stjärna innebär att dessa planeter är i en mycket annan rymdmiljö än vad jorden upplever. På dessa avstånd från stjärnan kan ultraviolett- och röntgenstrålningen vara ganska stor. Stjärnvinden kan vara starkare. Det kan finnas stjärnfacklar och energiska partiklar från stjärnan som joniserar och värmer den övre atmosfären. ”
Dessutom är röda dvärgstjärnor kända för att vara instabila och varierande i naturen jämfört med vår sol. Som sådan skulle planeter som kretsar i närhet måste kämpa med uppblåsningar och intensiv solvind, som gradvis skulle kunna undanröja deras atmosfärer. Detta väcker en annan viktig aspekt av exoplanetens habitatforskning, som är förekomsten av magnetfält.
För att uttrycka det enkelt är jordens atmosfär skyddad av ett magnetfält som drivs av en dynamoeffekt i dess yttre kärna. Denna "magnetosfär" har hindrat solvind från att avlägsna vår atmosfär och därmed ge livet en chans att dyka upp och utvecklas. Däremot förlorade Mars sin magnetosfär för ungefär 4,2 miljarder år sedan, vilket ledde till att dess atmosfär tappades och ytan blev den kalla, uttorkade platsen den är idag.
För att testa Proxima b: s potentiella livsmiljö och kapacitet att hålla flytande ytvatten antog teamet därför närvaron av en jordliknande atmosfär och ett magnetfält runt planeten. De stod sedan för den förbättrade strålningen från Proxima b. Detta tillhandahölls av Harvard Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), där forskare bestämde det ultravioletta och röntgenspektrumet för Proxima Centauri för detta projekt.
Från allt detta konstruerade de modeller som började beräkna hastigheten för atmosfärförlust genom att använda jordens atmosfär som en mall. Som Dr. Garcia-Sage förklarade:
”På jorden jonas och värms den övre atmosfären av ultraviolett och röntgenstrålning från solen. Vissa av dessa joner och elektroner flyr från den övre atmosfären vid nord- och sydpolen. Vi har en modell som beräknar hur snabb den övre atmosfären går förlorad genom dessa processer (det går inte så snabbt på jorden) ... Vi använde sedan den strålningen som ingång för vår modell och beräknade ett antal möjliga utrymningshastigheter för Proxima Centauri b, baserat på olika nivåer av magnetisk aktivitet. ”
Vad de hittade var inte särskilt uppmuntrande. I huvudsak skulle Proxima b inte kunna behålla en jordliknande atmosfär när den utsätts för Proxima Centauris intensiva strålning, inte ens med närvaron av ett magnetfält. Detta innebär att såvida inte Proxima b har haft en helt annan typ av atmosfärisk historia än jorden, så är det troligtvis en livlös stenboll.
Men som Dr. Garcia-Sage uttryckte det, finns det andra faktorer att tänka på som deras studie helt enkelt inte kan redogöra för:
”Vi fann att atmosfäriska förluster är mycket starkare än de är på jorden, och för höga magnetiska aktivitetsnivåer som vi förväntar oss vid Proxima b, var utrymningshastigheten tillräckligt snabb för att en hel jordliknande atmosfär skulle kunna gå förlorad i rymden. Det tar inte hänsyn till andra saker som vulkanisk aktivitet eller påverkan med kometer som kanske kan fylla på atmosfären, men det betyder att när vi försöker förstå vilka processer som formade atmosfären i Proxima b, måste vi ta med hänsyn till stjärnans magnetiska aktivitet. Och att förstå atmosfären är en viktig del i förståelsen om flytande vatten kan existera på planeten och om livet kunde ha utvecklats. ”
Så det är inte alla dåliga nyheter, men det inspirerar inte heller mycket förtroende. Såvida inte Proxima b är en vulkaniskt aktiv planet och är föremål för en hel del ekonomiska effekter, är det troligtvis inte en tempererad, vattenbärande värld. Troligen kommer klimatet att vara analogt med Mars - kallt, torrt och med vatten som för det mesta finns i form av is. Och vad gäller inhemskt liv som växer fram där, är det inte heller troligt.
Dessa och andra nyligen genomförda studier har målade en ganska dyster bild om brukbarheten hos röda dvärgstjärnan. Med tanke på att det här är de vanligaste typerna av stjärnor i det kända universum, tycks den statistiska sannolikheten för att hitta en beboelig planet bortom vårt solsystem sjunka. Inte riktigt goda nyheter alls för de som hoppas att livet kommer att finnas där ute inom deras livstid!
Men det är viktigt att komma ihåg att det vi kan säga definitivt vid denna tidpunkt om extra-solplaneter är begränsat. Under de kommande åren och decennierna kommer nästa generations uppdrag - som James Webb Space Telescope (JWST) och the Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) - säkert att måla en mer detaljerad bild. Under tiden finns det fortfarande massor av stjärnor i universum, även om de flesta av dem är extremt långt borta!
