Вне-солнечная планета, известная как Проксима b, занимала особое место в общественном сознании с тех пор, как в августе 2016 года было объявлено о ее существовании. Поскольку ее ближайшая экзопланета к нашей Солнечной системе, она вызвала вопросы о возможности ее исследования в не слишком отдаленное будущее. И еще более мучительными являются вопросы, касающиеся его потенциальной обитаемости.
Несмотря на многочисленные исследования, которые пытались указать, может ли планета быть подходящей для жизни, как мы ее знаем, ничего определенного не было получено. К счастью, команда астрофизиков из Университета Эксетера - с помощью экспертов по метеорологии из Метеорологического бюро Великобритании - предприняла первые предварительные шаги, чтобы определить, имеет ли Proxima b пригодный для жизни климат.
Согласно их исследованию, которое недавно появилось в журнале Астрономия и АстрофизикаКоманда провела серию симуляций с использованием современной унифицированной модели Met Office (UM). Эта числовая модель использовалась в течение десятилетий для изучения атмосферы Земли в самых разных областях: от прогнозирования погоды до последствий изменения климата.
С помощью этой модели команда смоделировала, каким был бы климат Проксимы b, если бы он имел состав атмосферы, аналогичный Земле. Они также провели моделирование того, на что планета была бы похожа, если бы ее атмосфера была намного проще - состоящей из азота с незначительными количествами углекислого газа. Наконец, что не менее важно, они учли изменения на орбите планеты.
Например, учитывая расстояние планеты от Солнца - 0,05 а.е. (7,5 млн. Км; 4,66 млн. Миль) - возникли вопросы об орбитальных характеристиках планеты. С одной стороны, он может быть заблокирован, если одно лицо постоянно обращено к Проксиме Центавра. С другой стороны, планета может находиться в 3: 2 орбитальном резонансе со своим Солнцем, где она вращается три раза вокруг своей оси для каждых двух орбит (очень похоже на опыт Меркурия с нашим Солнцем).
В любом случае это приведет к тому, что одна сторона планеты будет подвергаться воздействию небольшого количества радиации. Учитывая природу звезд красного карлика M-типа, которые сильно изменчивы и нестабильны по сравнению с другими типами звезд, сторона, обращенная к солнцу, будет периодически облучаться. Кроме того, в обоих орбитальных сценариях планета будет подвержена значительным колебаниям температуры, что затруднит существование жидкой воды.
Например, на планете с приливной блокировкой основные атмосферные газы на ночной стороне могут замерзнуть, что сделает зону дневного света открытой и сухой. А на планете с орбитальным резонансом 3: 2 один солнечный день, скорее всего, будет длиться очень долго (солнечный день на Меркурии длится 176 земных дней), в результате чего одна сторона становится слишком горячей и сухая, а другая - слишком холодной. и сухой.
Принимая все это во внимание, симуляции команды позволили провести несколько важных сравнений с предыдущими исследованиями, но также позволили команде выйти за их пределы. Как доктор Йен Бутл, почетный научный сотрудник Университета Эксетера и ведущий автор статьи, объяснил в пресс-релизе университета:
«Наша исследовательская группа рассмотрела ряд различных сценариев вероятной орбитальной конфигурации планеты, используя набор симуляций. Наряду с изучением поведения климата, если планета была бы «заблокирована приливом» (где один день равен длине одного года), мы также рассмотрели, как орбита похожа на Меркурий, который трижды вращается вокруг своей оси. каждые две орбиты вокруг Солнца (резонанс 3: 2) будут влиять на окружающую среду ».
В итоге результаты оказались весьма благоприятными, так как команда обнаружила, что у Proxima b будет удивительно стабильный климат с любой атмосферой и любой орбитальной конфигурацией. По сути, программные моделирования единой системы обмена сообщениями показали, что, когда учитываются обе атмосферы, а также конфигурации с синхронизацией по трем и 3: 2, на планете все еще остаются области, в которых вода может существовать в жидкой форме.
Естественно, пример резонанса 3: 2 привел к тому, что более существенные области планеты попали в этот температурный диапазон. Они также обнаружили, что эксцентричная орбита, где расстояние между планетой и Проксимой Центавра изменялось в значительной степени в течение одного орбитального периода, приведет к дальнейшему увеличению потенциальной обитаемости.
Как сказал доктор Джеймс Мэннерс, другой почетный научный сотрудник университета и один из соавторов статьи:
«Одна из главных особенностей, которые отличают эту планету от Земли, состоит в том, что свет от ее звезды в основном находится в ближнем инфракрасном диапазоне. Эти частоты света гораздо сильнее взаимодействуют с водяным паром и углекислым газом в атмосфере, что влияет на климат, возникающий в нашей модели ».
Конечно, еще многое предстоит сделать, прежде чем мы сможем по-настоящему понять, способна ли эта планета поддерживать жизнь, какой мы ее знаем. Помимо того, что вселяют надежду те, кто хотел бы когда-нибудь колонизировать его, исследования условий Проксима-В также чрезвычайно важны для определения того, существует ли там жизнь коренных народов или нет.
Но в то же время подобные исследования чрезвычайно полезны, когда речь идет о прогнозировании того, какую среду мы можем встретить на далеких планетах. Д-р Натан Мэйн - научный руководитель по моделированию экзопланет в Университете Эксетера и соавтор статьи - также указал, что такого рода исследования климата могут найти применение для ученых здесь, дома.
«В рамках нашего проекта в Эксетере мы пытаемся не только понять несколько сбивающее с толку разнообразие обнаруживаемых экзопланет, но и использовать это, чтобы, надеюсь, улучшить наше понимание того, как наш собственный климат имеет и будет развиваться», - сказал он. Более того, это помогает проиллюстрировать, как условия на Земле могут быть использованы для предсказания того, что может существовать в условиях вне Солнца.
Хотя это может показаться немного ориентированным на Землю, вполне разумно предположить, что планеты в других звездных системах подвержены процессам и механике, подобным тому, что мы видели на планетах Солнца. И это то, что мы всегда вынуждены делать, когда дело доходит до поиска пригодных для жизни планет и жизни за пределами нашей Солнечной системы. Пока мы не сможем пойти туда напрямую, мы будем вынуждены измерять то, что мы не знаем, тем, что мы делаем.
