Еще в августе 2016 года было подтверждено существование похожей на Землю планеты по соседству с нашей Солнечной системой. Чтобы сделать дела еще более захватывающими, было подтверждено, что эта планета вращается также в обитаемой зоне своей звезды. С тех пор астрономы и охотники за экзопланетами пытаются выяснить все, что могут, об этой скалистой планете, известной как Проксима б. Главное, что у всех на уме, - насколько вероятно, что оно пригодно для обитания.
Однако с тех пор появились многочисленные исследования, которые показывают, что Проксиме b, учитывая тот факт, что она вращается вокруг М-типа (красный карлик), будет трудно поддерживать жизнь. Это был, безусловно, вывод, сделанный в новом исследовании, проведенном исследователями из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА. Как они показали, планета, подобная Проксиме b, не сможет долго сохранять подобную Земле атмосферу.
Звезды красных карликов являются наиболее распространенными во Вселенной, на их долю приходится около 70% звезд только в нашей галактике. Таким образом, астрономы, естественно, заинтересованы в том, чтобы знать, насколько они способны поддерживать обитаемые планеты. А учитывая расстояние между нашей Солнечной системой и Проксимой Центавра - 4,246 световых года - Проксима b считается идеальной для изучения обитаемости звездных систем красного карлика.
Вдобавок ко всему, тот факт, что Проксима b, как полагают, похожи по размеру и составу на Землю, делает его особенно привлекательной целью для исследований. Исследование проводилось доктором Кэтрин Гарсия-Сейдж из Центра космических полетов имени Годдарда при НАСА и Католического университета Америки в Вашингтоне, округ Колумбия. Как она сказала Space Magazine по электронной почте:
«Пока что не так много экзопланет размером с Землю было обнаружено на орбите в умеренной зоне их звезды. Это не означает, что они не существуют - более крупные планеты встречаются чаще, потому что их легче обнаружить - но Проксима b представляет интерес, потому что она не только размером с Землю и на правильном расстоянии от своей звезды, но и на орбите ближайшей звезды к нашей Солнечной системе ».
Чтобы определить вероятность обитания Проксимы b, исследовательская группа стремилась решить основные проблемы, стоящие перед каменистыми планетами, которые вращаются вокруг звезд красных карликов. К ним относятся расстояние планеты от их звезд, изменчивость красных карликов и наличие (или отсутствие) магнитных полей. Расстояние имеет особое значение, так как обитаемые зоны (или умеренные зоны) вокруг красных карликов намного ближе и плотнее.
«Красные карлики холоднее нашего Солнца, поэтому умеренная зона ближе к звезде, чем Земля к Солнцу», - сказал доктор Гарсия-Сейдж. «Но эти звезды могут быть очень магнитно-активными, а их близость к магнитно-активной звезде означает, что эти планеты находятся в совершенно иной космической среде, чем Земля. На этих расстояниях от звезды ультрафиолетовое и рентгеновское излучение может быть довольно большим. Звездный ветер может быть сильнее. Звездные вспышки и энергичные частицы от звезды могут ионизировать и нагревать верхнюю атмосферу ».
Кроме того, красные карликовые звезды известны своей нестабильностью и изменчивостью по сравнению с нашим Солнцем. Как таковые, планеты, вращающиеся в непосредственной близости, должны будут столкнуться с вспышками и интенсивным солнечным ветром, который может постепенно лишить их атмосферы. Это поднимает еще один важный аспект исследования обитаемости экзопланет, который заключается в наличии магнитных полей.
Проще говоря, атмосфера Земли защищена магнитным полем, которое вызывается эффектом динамо в ее внешнем ядре. Эта «магнитосфера» не позволила солнечному ветру отнять нашу атмосферу, что дало жизни шанс появиться и развиваться. Напротив, Марс потерял свою магнитосферу примерно 4,2 миллиарда лет назад, что привело к истощению его атмосферы и превращению ее поверхности в холодное, высохшее место, каким оно является сегодня.
Чтобы проверить потенциальную пригодность Проксимы b и способность удерживать жидкие поверхностные воды, команда поэтому предположила присутствие подобной Земле атмосферы а также магнитное поле вокруг планеты. Затем они учли усиленное излучение от Проксимы b. Это было предоставлено Гарвардским Смитсоновским Центром Астрофизики (CfA), где исследователи определили ультрафиолетовый и рентгеновский спектр Проксима Центавра для этого проекта.
Из всего этого они построили модели, которые начали рассчитывать скорость потери атмосферы, используя атмосферу Земли в качестве шаблона. Как объяснил доктор Гарсия-Сейдж:
«На Земле верхняя атмосфера ионизируется и нагревается ультрафиолетовым и рентгеновским излучением Солнца. Некоторые из этих ионов и электронов выходят из верхних слоев атмосферы на северном и южном полюсах. У нас есть модель, которая вычисляет, как быстро верхняя атмосфера теряется в результате этих процессов (она не очень быстрая на Земле)… Затем мы использовали это излучение в качестве входного сигнала для нашей модели и рассчитали диапазон возможных скоростей ухода для Проксимы Центавра b, основываясь на на разных уровнях магнитной активности. "
То, что они нашли, было не очень обнадеживающим. По сути, Proxima b не сможет сохранить атмосферу, подобную Земле, при воздействии интенсивного излучения Proxima Centauri даже при наличии магнитного поля. Это означает, что если Proxima b не имеет историю атмосферы, отличную от земной, она, скорее всего, является безжизненным каменным шаром.
Однако, как сказал д-р Гарсиа-Сейдж, существуют и другие факторы, которые следует учитывать, но их исследование просто не может объяснить:
«Мы обнаружили, что атмосферные потери намного сильнее, чем на Земле, и для высоких уровней магнитной активности, которые мы ожидаем на Проксиме b, скорость побега была достаточно быстрой, чтобы вся подобная Земле атмосфера могла быть потеряна в космосе. Это не учитывает другие вещи, такие как вулканическая активность или воздействия комет, которые могут пополнить атмосферу, но это означает, что когда мы пытаемся понять, какие процессы сформировали атмосферу в Proxima b, мы должны принять во внимание магнитную активность звезды. И понимание атмосферы является важной частью понимания того, может ли жидкая вода существовать на поверхности планеты и могла ли жизнь развиваться ».
Так что это не все плохие новости, но они также не внушают большого доверия. Если Проксима b не является вулканически активной планетой и подвержена многочисленным кометным воздействиям, она вряд ли будет умеренным, водоносным миром. Скорее всего, его климат будет аналогичным Марсу - холодный, сухой, а вода существует в основном в виде льда. А что касается жизни коренных народов, то это тоже не слишком вероятно.
Эти и другие недавние исследования нарисовали довольно мрачную картину о обитаемости звездных систем красного карлика. Учитывая, что это наиболее распространенные типы звезд в известной Вселенной, статистическая вероятность обнаружения обитаемой планеты за пределами нашей Солнечной системы, похоже, снижается. Совсем не хорошие новости для тех, кто надеется, что жизнь найдется там в течение их жизни!
Но важно помнить, что то, что мы можем однозначно сказать на данный момент о внезолненных планетах, ограничено. В ближайшие годы и десятилетия миссии следующего поколения, такие как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) и транзитный геодезический спутник экзопланет (TESS), несомненно, составят более детальную картину. Тем временем во Вселенной все еще много звезд, даже если большинство из них очень далеко!
