In augustus 2016 werd het bestaan van een aarde-achtige planeet vlak naast ons zonnestelsel bevestigd. Om het nog spannender te maken, werd bevestigd dat deze planeet ook in de bewoonbare zone van zijn ster draait. Sinds die tijd zijn astronomen en exoplaneetjagers bezig geweest om alles te proberen wat ze kunnen over deze rotsachtige planeet, bekend als Proxima b. Bij iedereen was het vooral de waarschijnlijkheid dat het bewoonbaar zou zijn.
Sinds die tijd zijn er echter tal van onderzoeken naar voren gekomen die erop wijzen dat Proxima b, gezien het feit dat het om een M-type (rode dwerg) draait, het moeilijk zou hebben om het leven te ondersteunen. Dit was zeker de conclusie van een nieuwe studie onder leiding van onderzoekers van NASA's Goddard Space Flight Center. Zoals ze aantoonden, zou een planeet als Proxima b niet lang in staat zijn om een aardachtige atmosfeer vast te houden.
Rode dwergsterren komen het meest voor in het heelal en zijn naar schatting goed voor 70% van de sterren in ons sterrenstelsel alleen. Als zodanig willen astronomen natuurlijk weten hoe waarschijnlijk het is dat ze bewoonbare planeten ondersteunen. En gezien de afstand tussen ons zonnestelsel en Proxima Centauri - 4.246 lichtjaar - wordt Proxima b als ideaal beschouwd voor het bestuderen van de bewoonbaarheid van rode dwergsterrensystemen.
Bovendien wordt aangenomen dat Proxima b qua grootte en samenstelling vergelijkbaar is met de aarde, waardoor het een bijzonder aantrekkelijk doelwit voor onderzoek is. De studie werd geleid door Dr. Katherine Garcia-Sage van NASA's Goddard Space Flight Center en de Katholieke Universiteit van Amerika in Washington, DC. Zoals ze Space Magazine via e-mail vertelde:
“Tot dusver zijn er niet veel exoplaneten ter grootte van de aarde gevonden in een baan in de gematigde zone van hun ster. Dat betekent niet dat ze niet bestaan - grotere planeten worden vaker gevonden omdat ze gemakkelijker te detecteren zijn - maar Proxima b is interessant omdat het niet alleen ter grootte van de aarde is en op de juiste afstand van zijn ster, maar het is ook in een baan om de ster die het dichtst bij ons zonnestelsel ligt. '
Om te bepalen of Proxima b mogelijk bewoonbaar is, probeerde het onderzoeksteam de belangrijkste problemen aan te pakken waarmee rotsachtige planeten in een baan om rode dwergsterren worden geconfronteerd. Deze omvatten de afstand van de planeet tot hun sterren, de variabiliteit van rode dwergen en de aanwezigheid (of afwezigheid) van magnetische velden. Afstand is van bijzonder belang, aangezien bewoonbare zones (ook bekend als gematigde zones) rond rode dwergen veel dichter en dichter zijn.
"Rode dwergen zijn koeler dan onze eigen zon, dus de gematigde zone is dichter bij de ster dan de aarde bij de zon", zei Dr. Garcia-Sage. 'Maar deze sterren zijn mogelijk erg magnetisch actief, en omdat ze zo dicht bij een magnetisch actieve ster staan, betekent dit dat deze planeten zich in een heel andere ruimteomgeving bevinden dan wat de aarde ervaart. Op die afstanden van de ster kunnen de ultraviolette en röntgenstraling behoorlijk groot zijn. De stellaire wind kan sterker zijn. Er kunnen stellaire fakkels en energetische deeltjes van de ster zijn die de bovenste atmosfeer ioniseren en verwarmen. ”
Bovendien staan rode dwergsterren bekend als instabiel en variabel van aard in vergelijking met onze zon. Als zodanig zouden planeten die dicht bij elkaar cirkelen te maken krijgen met opflakkeringen en intense zonnewind, die hun atmosfeer geleidelijk zouden kunnen wegnemen. Dit roept een ander belangrijk aspect op van onderzoek naar de bewoonbaarheid van exoplaneten, namelijk de aanwezigheid van magnetische velden.
Simpel gezegd, de atmosfeer van de aarde wordt beschermd door een magnetisch veld dat wordt aangedreven door een dynamo-effect in de buitenste kern. Deze "magnetosfeer" heeft voorkomen dat zonnewind onze atmosfeer wegtrekt, waardoor het leven de kans krijgt om te ontstaan en te evolueren. Mars verloor daarentegen zijn magnetosfeer ongeveer 4,2 miljard jaar geleden, wat ertoe leidde dat de atmosfeer uitgeput raakte en het oppervlak de koude, uitgedroogde plaats werd die het nu is.
Om de potentiële bewoonbaarheid en capaciteit van Proxima b om vloeibaar oppervlaktewater vast te houden te testen, ging het team daarom uit van de aanwezigheid van een aardachtige atmosfeer en een magnetisch veld rond de planeet. Vervolgens waren ze verantwoordelijk voor de versterkte straling afkomstig van Proxima b. Dit werd geleverd door het Harvard Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), waar onderzoekers voor dit project het ultraviolette en röntgenspectrum van Proxima Centauri bepaalden.
Van dit alles hebben ze modellen gemaakt die de snelheid van atmosferisch verlies begonnen te berekenen, met behulp van de atmosfeer van de aarde als sjabloon. Zoals Dr. Garcia-Sage uitlegde:
'Op aarde wordt de bovenste atmosfeer geïoniseerd en verwarmd door ultraviolette en röntgenstraling van de zon. Sommige van deze ionen en elektronen ontsnappen uit de bovenste atmosfeer aan de noord- en zuidpool. We hebben een model dat berekent hoe snel de bovenste atmosfeer verloren gaat door deze processen (het is niet erg snel op aarde) ... We gebruikten die straling vervolgens als input voor ons model en berekenden een reeks mogelijke ontsnappingspercentages voor Proxima Centauri b, gebaseerd op verschillende niveaus van magnetische activiteit. "
Wat ze vonden was niet erg bemoedigend. In essentie zou Proxima b niet in staat zijn om een aardachtige atmosfeer te behouden wanneer het wordt blootgesteld aan de intense straling van Proxima Centauri, zelfs niet met de aanwezigheid van een magnetisch veld. Dit betekent dat tenzij Proxima b een heel ander soort atmosferische geschiedenis heeft gehad dan de aarde, het hoogstwaarschijnlijk een levenloze rotsbal is.
Echter, zoals Dr. Garcia-Sage het uitdrukte, zijn er andere factoren om te overwegen waar hun studie eenvoudigweg geen verklaring voor kan zijn:
“We ontdekten dat atmosferische verliezen veel sterker zijn dan op aarde, en door de hoge magnetische activiteit die we bij Proxima b verwachten, was de ontsnappingssnelheid snel genoeg om een hele aardachtige atmosfeer in de ruimte te verliezen. Dat houdt geen rekening met andere dingen zoals vulkanische activiteit of effecten met kometen die de atmosfeer misschien kunnen aanvullen, maar het betekent wel dat wanneer we proberen te begrijpen welke processen de atmosfeer van Proxima b hebben gevormd, we moeten nemen rekening houdend met de magnetische activiteit van de ster. En het begrijpen van de atmosfeer is een belangrijk onderdeel van het begrijpen of er vloeibaar water zou kunnen bestaan op het oppervlak van de planeet en of het leven had kunnen evolueren. '
Het is dus niet allemaal slecht nieuws, maar het wekt ook niet veel vertrouwen. Tenzij Proxima b een vulkanisch actieve planeet is en onderhevig is aan veel komeetinvloeden, is het waarschijnlijk geen gematigde, watervoerende wereld. Hoogstwaarschijnlijk zal het klimaat analoog zijn aan Mars - koud, droog en met water dat voornamelijk in de vorm van ijs bestaat. En wat betreft het inheemse leven dat daar opkomt, dat is ook niet zo waarschijnlijk.
Deze en andere recente studies hebben een nogal somber beeld geschetst van de bewoonbaarheid van rode dwergsterrensystemen. Aangezien dit de meest voorkomende soorten sterren in het bekende heelal zijn, lijkt de statistische kans om een bewoonbare planeet buiten ons zonnestelsel te vinden af te nemen. Helemaal geen goed nieuws voor diegenen die hopen dat het leven daar binnen hun leven zal worden gevonden!
Maar het is belangrijk om te onthouden dat wat we op dit moment zeker kunnen zeggen over buitenzonne-planeten beperkt is. In de komende jaren en decennia zullen missies van de volgende generatie - zoals de James Webb Space Telescope (JWST) en de Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) - zeker een gedetailleerder beeld geven. Ondertussen zijn er nog steeds genoeg sterren in het heelal, ook al zijn de meeste extreem ver weg!
