Historyczne odkrycie małego świata, który kręci się w nadającej się do zamieszkania strefie pobliskiej gwiazdy, wygląda fascynująco. Ale pakowanie twoich toreb jest za wcześnie.
W głębokim pragnieniu odkrycia nowych dziwnych światów, nieuchronnie próbujemy znaleźć obce planety, które mają pewne podobieństwa do naszej planety. Teraz, dzięki niesamowitemu odkryciu egzoplanety z ziemską masą na orbicie pobliskiej gwiazdy znajdującej się w odległości niezbędnej do utrzymania płynu na powierzchni, istnieje nadzieja, że udało nam się znaleźć „Ziemię 2.0” dokładnie na naszym progu galaktycznym.
Ale w pośpiechu, aby przypisać ziemskie podobieństwo do tej małej egzoplanety, zapomnieliśmy, że właściwa lokalizacja i masa nie wystarczą, aby wyglądała jak Ziemia. A nawet jeśli jest na nim woda, to wciąż jest to bardzo dziwny świat.
Nowe badanie, prowadzone przez naukowców z Francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych (CNRS) i Uniwersytetu Cornella, stworzyło symulacje komputerowe w celu określenia możliwych cech małego skalistego świata odkrytego na orbicie czerwonego karła Proxima Centauri. Znajdująca się zaledwie 4,2 lat świetlnych od Ziemi, tak zwana Proxima b została odkryta przez Obserwatorium ESO La Silla w Chile i przez astronomów Pale Red Dot, co spowodowało powszechne niepokoje w sierpniu.
Mierząc małe oscylacje Proxima Centauri, teleskop nie tylko mógł rozszyfrować masę egzoplanety, ale także był w stanie obliczyć jej okres obiegu. Dzięki tym informacjom naukowcy zdali sobie sprawę, że świat kręci się wokół czerwonego karła w „strefie mieszkalnej” gwiazdy. Strefa nadająca się do zamieszkania w gwiazdce to odległość obrotowa orbity planety, która jest wystarczająca (nie jest zbyt gorąca i niezbyt zimna), aby ciekła woda pozostała na jej powierzchni. Wnioski są oczywiste: na Ziemi, gdzie jest woda, istnieje życie. Jeśli Proxima B ma wodę w stanie ciekłym, może tam być życie. A jeśli spojrzymy na daleką przyszłość, to pewnego dnia przyjdzie czas na gatunki międzygwiezdne i stworzymy tam nowy dom.
Co wiemy i czego nie wiemy
Ważne jest, aby pamiętać, że mamy teraz bardzo mało informacji o Proximie b. Wiemy, że jego okres obiegu trwa nieco ponad 11 dni (tak, „rok” na Proxime b trwa tylko 11 dni). Wiemy również, że jego orbita znajduje się w strefie nadającej się do zamieszkania gwiazdy. Ponadto znana jest również przybliżona waga. Ale nie wiemy, czy istnieje tam atmosfera, a także jej rozmiar fizyczny. A jeśli nie mamy danych na temat rozmiaru fizycznego, nie będziemy w stanie obliczyć jego średniej gęstości, a zatem powstaje niepewność co do tego, jakie materiały znajdują się na egzoplanecie. Aby wyeliminować ten problem, naukowcy przeprowadzili symulację obiektu o masie 1,3 Ziemi (przybliżona masa Proxima b), obracającego się wokół czerwonego karła, aby zrozumieć, jaki kształt może on przyjąć.
Jeśli założymy, że świat skalisty ma najmniejszy rozmiar (94% średnicy Ziemi), to zgodnie z modelami formacji planetarnej będzie on składał się z metalowego rdzenia, który będzie stanowił 65% masy całej planety. Zewnętrzne warstwy są skalistym płaszczem i bardzo małą ilością wody (jeśli występuje). W tym przypadku Proxima b jest skalistym, jałowym i suchym światem, przypominającym potężnego Merkurego. Ostatnim razem, gdy testowaliśmy Merkurego, nie wyglądał na „nadający się do zamieszkania”. Ale to tylko jedna z opcji. Następnie naukowcy przesunęli skalę na drugą skrajność. Co się stanie, jeśli fizyczny rozmiar planety zostanie przesunięty do maksimum? Oznacza to, że Proxima b może reprezentować świat o masie o 40% większej niż ziemia. Co wtedy? Tutaj jest ciekawiej.
W tym przypadku świat byłby znacznie mniej gęsty, co oznacza, że byłoby mniej rocka i metalu. Ogromna część masy planety będzie składać się z wody (jeśli dokładniej, to wtedy 50%). Byłby to prawdziwy „świat wodny” w najbardziej bezpośrednim znaczeniu tego wyrażenia.
Gdzieś pomiędzy tymi dwoma scenariuszami (gęsta i odpadkowa skała lub rozdęty świat wody) istnieje bardzo popularny wariant - „Ziemia 2.0”. Jest to zasadniczo świat z małym metalowym rdzeniem, skalistym płaszczem i bogatym oceanem na powierzchni. Ten kompromis egzoplanet jest często przedstawiany jako migawka Proximy b, tak przypominającej naszą Ziemię.
Niestety, jest to tylko jeden z możliwych scenariuszy. Na podstawie tego badania możemy powiedzieć, że Proxima b nie wygląda bardzo podobnie do Ziemi.
Ale dalej.
Czy siedliska nie nadają się do zamieszkania?
Tyle tylko, że planeta obraca się wokół gwiazdy w jej strefie mieszkalnej, nie gwarantuje, że ma te same życiodajne właściwości, które istnieją na Ziemi (nie zapominaj, że Mars i Wenus również krążą wokół Słońca w naszej strefie mieszkalnej Układ słoneczny).
Orbita Proxima b jest bardzo blisko swojej gwiazdy. Jego natura jest monstrualna: czerwone karły są małe i dlatego ich temperatura jest mniejsza niż gwiazd takich jak Słońce. Dlatego strefa mieszkalna Proxima Centauri jest znacznie bardziej zwarta niż nasza słoneczna. Siedlisko Proxima Centauri znajduje się w ogolonym Merkurym. Jeśli planeta znajdzie się tak blisko naszego gorącego Słońca, będzie się palić. Dla planety krążącej wokół Proxima Centauri to miejsce jest oazą. Ale jeśli obrócisz się tak blisko czerwonego karła, zaczniesz odczuwać skutki pewnych trudności pływowych. Jedna strona obracającej się planety stale „patrzy” na gwiazdę, co oznacza, że jej obrót odpowiada okresowi orbitalnemu. Jedna półkula jest w ciągłej ciemności, podczas gdy druga jest w stałym świetle. Ta sytuacja nazywana jest „obrotem synchronicznym”.
W tym przypadku wyobraźmy sobie, że planeta orbitalna naprawdę reprezentuje podręcznik do świata z „ziemską” kompozycją. Ma żelazny rdzeń, skalisty płaszcz i wystarczającą ilość wody na powierzchni, aby stworzyć płynny, podtrzymujący życie ocean. Ale ten świat jest zablokowany przez siły pływowe jego gwiazdy. To znaczy, powoduje pewne problemy, prawda?
Załóżmy, że planeta wciąż ma atmosferę (później), w której jedna półkula jest stale ogrzewana, a druga jest zamrożona. To nie brzmi zbyt dobrze. Wiele modeli próbowało odtworzyć trudne warunki atmosfery takiej sytuacji, a większość wyników nie przynosi niczego pozytywnego. Niektóre scenariusze przewidują huragany planetarne, które przypominają wielki piec. Inni przewidują obecność suchej pustyni na stronie zwróconej w stronę gwiazdy i wiecznego lodu na ciemnej półkuli.
Ziemska gałka oczna?
Istnieją jednak pewne modele planetarne, które mogą dać nadzieję tym nieszczęśliwym imitatorom - „drugim Ziemiom”. W tym przypadku te pierwotne planety będą nadal blokowane przez siły pływowe ich gwiazd (pustynia na jednej półkuli i lód w drugiej), ale między dniem a nocą będzie przerwa między nimi, kiedy warunki będą tak idealne, aby utworzyć okrągły pas oceanu między światło i ciemność. I wyglądałoby to jak gałka oczna. W innym badaniu dynamiki atmosfery zablokowanych egzoplanet można wnioskować, że sytuacja może powstać, gdy świat stworzył skuteczny „kondycjoner” - gorące powietrze z jednej półkuli jest rozmieszczone wokół planety w taki sposób, że możliwe jest zrównoważenie temperatur globalnych. Ta opcja oznacza jednak wysoki stopień tarcia między niższą atmosferą a obfitymi skałami, skalistą powierzchnią i efektywnym przepływem powietrza na dużej wysokości.
Ostatecznie jednak trik uwzględniający egzoplanety typu ziemskiego jest taki, że tylko dlatego, że czerwone karły mają mały rozmiar, nie oznacza to, że są posłuszne. W rzeczywistości czerwone karły mogą być dość gwałtowne, często wybuchają potężnymi błyskami, zalewając wszelkie pobliskie planety promieniowaniem jonizującym. Promieniowanie to, wraz z nieuchronnie potężnymi wiatrami gwiezdnymi, prawdopodobnie wpłynie na każdą atmosferę, dystansując ją jak najdalej od naszego hipotetycznego, rozwijającego się świata, Ziemi 2.0. Bez atmosfery pod powierzchnią znajdzie się tylko zamieszkane na odległość miejsce na tej planecie, prawdopodobnie w podpowierzchniowym oceanie chronionym przez skorupę lodową (jak księżyc Jupitera Europa).
Ale (podobnie jak Ziemia), jeśli te planety mają silną globalną magnetosferę, będą w stanie odzwierciedlić najgorsze burze gwiezdne, a atmosfera ma szansę na powstanie. Kto wie
Tylko początek
Chociaż istnieje wiele problemów ze znalezieniem „Earth 2.0”, dopiero zaczynamy wyszukiwanie. Szkoda z czerwonymi karłami polega na tym, że konieczne jest stworzenie najkorzystniejszych warunków do utrzymania odpowiedniej atmosfery na całe życie. Czy Proxima b jest nieoszlifowanym diamentem? Teraz nie mamy okazji odpowiedzieć na to pytanie. Być może wraz z uruchomieniem Kosmicznego teleskopu James Webb NASA w 2018 r. Moglibyśmy wydobyć spektroskopowy ślad atmosfery. Ale prawdopodobnie nie będzie miał takich możliwości. Moglibyśmy więc wysłać tam sondę, która potwierdziłaby, że Proxima b może być planetą nadającą się do zamieszkania.
