De ontdekking van een exoplaneet die rond het nabijgelegen Proxima Centauri cirkelt, is zeker opwindend nieuws geweest. Behalve dat het de exoplanet is die het dichtst bij ons zonnestelsel ligt en tot nu toe is ontdekt, wijzen alle indicaties erop dat het terrestrisch is en zich in de circumstellaire bewoonbare zone van de sterren bevindt. Deze aankondiging bevatte echter ook een deel van het slechte nieuws.
Ten eerste gaf het team achter de ontdekking aan dat, gezien de aard van zijn baan rond Proxima Centauri, de planeet waarschijnlijk in termen van hoeveel water hij daadwerkelijk op zijn oppervlak had. Maar een recent onderzoek door wetenschappers van de Universiteit van Marseille en het Carl Sagan Instituut kan deze beoordeling tegenspreken. Volgens hun onderzoek kan de massa van de exoplaneet tot 50% uit water bestaan, waardoor het een 'oceaanplaneet' wordt.
Volgens de bevindingen van het Pale Red Dot-team draait Proxima Centauri b om zijn ster op een geschatte afstand van 7 miljoen kilometer (4,35 miljoen mijl) - slechts 5% van de afstand van de aarde tot de zon. Het draait ook om Proxima Centauri met een orbitale periode van 11 dagen en heeft ofwel een synchrone rotatie, ofwel een 3: 2 orbitale resonantie (d.w.z. drie rotaties voor elke twee banen).
Hierdoor is het waarschijnlijk dat vloeibaar water wordt beperkt tot de zonzijde van de planeet (in het geval van een synchrone rotatie) of in de tropische zone (in het geval van een 3: 2-resonantie). Bovendien zou de straling die Proxima b ontvangt van zijn rode dwergster aanzienlijk hoger zijn dan wat we hier op aarde gewend zijn.
Volgens een studie onder leiding van Bastien Brugger van het Astrophysics Laboratory van de Universiteit van Marseille, is Proxima b misschien natter dan we eerder dachten. Ter wille van hun studie, getiteld "Mogelijke interne structuren en composities van Proxima Centauri b" (die werd aanvaard voor publicatie in The Astrophysical Journal Letters), gebruikte het onderzoeksteam interne structuurmodellen om de straal en massa van Proxima b te berekenen.
Hun modellen waren gebaseerd op de aannames dat Proxima b zowel een terrestrische planeet is (d.w.z. samengesteld uit rotsachtig materiaal en mineralen) en geen massieve atmosfeer had. Op basis van deze aannames en massaschattingen geproduceerd door de Pale Red Dot-enquête (~ 1,3 aardmassa's), concludeerden ze dat Proxima b een straal heeft die tussen 0,94 en 1,4 keer die van de aarde is, en een massa die ongeveer 1,1 tot 1,46 is keer die van de aarde.
Zoals Brugger via e-mail aan Space Magazine vertelde:
“We hebben alle composities opgesomd die Proxima b zou kunnen hebben, en het model voor elk ervan uitgevoerd (dat zijn ongeveer 5000 simulaties), wat ons telkens de corresponderende planeetradius geeft. We hebben uiteindelijk alle resultaten uitgesloten die niet compatibel waren met een planetair lichaam, op basis van de vormingscondities van ons zonnestelsel (aangezien we deze voorwaarden niet kennen voor het Proxima Centauri-systeem). En dus verkregen we een bereik van mogelijke planeetstralen voor Proxima b, gaande van 0,94 tot 1,40 keer de straal van de aarde. ”
Dit bereik in grootte maakt een aantal zeer verschillende planetaire composities mogelijk. Aan de onderkant zou Proxima b, iets kleiner maar een beetje massiever dan de aarde, waarschijnlijk een Mercuriusachtige planeet zijn met een kernfractie van 65%. Aan de bovenkant van de schattingen van de radii en massa zou Proxima b waarschijnlijk half massa zijn.
"Als de straal 0,94 aardstralen is, dan is Proxima b volledig rotsachtig met een enorme metalen kern (zoals Mercurius in het zonnestelsel)", zei Brugger. “Integendeel, Proxima b kan alleen een straal van 1,40 bereiken als het een enorme hoeveelheid water herbergt (50% van de totale planeetmassa), en in dit geval zou het een oceaanplaneet zijn met een 200 km diepe vloeibare oceaan ! Daaronder is de druk zo hoog dat het water in ijs zou veranderen en een ~ 3000 km dikke ijslaag zou vormen (waaronder een kern van rotsen zou komen). ”
Met andere woorden, Proxima b zou een "oogbolplaneet" kunnen zijn, waar de zonzijde een vloeibaar oceaanoppervlak heeft, terwijl de donkere zijde bedekt is met bevroren ijs. Recente studies hebben gesuggereerd dat dit het geval kan zijn met die baan van de planeet binnen de bewoonbare zones van rode dwergsterren, waar getijdenvergrendeling ervoor zorgt dat slechts één kant de warmte krijgt die nodig is om vloeibaar water op het oppervlak te houden.
Aan de andere kant, als het een orbitale resonantie van 3: 2 heeft, heeft het waarschijnlijk een dubbeloogpatroon - met vloeibare oceanen in zowel het oostelijke als het westelijke halfrond - terwijl het bevroren blijft bij de terminators en polen. Als de lagere schattingen echter waar zijn, dan is Proxima b waarschijnlijk een rotsachtige, dichte planeet waar aan de ene kant vloeibaar water zeldzaam is en aan de andere kant bevroren.
Maar misschien wel het meest interessante aspect van het onderzoek is dat het een glimp biedt van de waarschijnlijkheid dat Proxima b bewoonbaar is. Sinds de ontdekking ervan is de vraag of de planeet het leven kan ondersteunen of niet, omstreden. Maar zoals Brugger uitlegde:
“Het interessante is dat alle gevallen die we hebben overwogen, compatibel zijn met een bewoonbare planeet. Dus als de straal van de planeet uiteindelijk wordt gemeten (in enkele maanden of jaren), zijn er twee gevallen mogelijk: ofwel (i) de meting ligt binnen het bereik van 0,94-1,40 en we zullen de exacte samenstelling van de planeet kunnen geven (en niet alleen een reeks mogelijkheden), of (ii) de gemeten straal is buiten dit bereik, en we zullen weten dat de planeet niet bewoonbaar is. Het geval waarin Proxima b een oceaanplaneet is, is bijzonder interessant, omdat dit soort planeet geen atmosfeer van zuurstof en stikstof (zoals op aarde) nodig heeft om leven te herbergen, omdat het zich kan ontwikkelen in zijn enorme oceaan. ”
Maar natuurlijk zijn deze scenario's gebaseerd op de veronderstelling dat Proxima b veel gemeen heeft met de planeten van ons eigen zonnestelsel. Het is ook gebaseerd op de veronderstelling dat de planeet inderdaad ongeveer 1,3 massa van de aarde is. Totdat de planeet kan worden waargenomen tijdens een transitie van Proxima Centauri, zullen astronomen niet zeker weten hoe groot deze is.
Uiteindelijk zijn we nog ver verwijderd van het bepalen van de exacte grootte, samenstelling en oppervlaktekenmerken van Proxima b - om niets te zeggen over de vraag of het het leven wel of niet kan ondersteunen. Desalniettemin is onderzoek als dit nuttig omdat het ons helpt om met beperkingen te komen over wat voor soort planetaire omstandigheden kon bestaan daar.
En wie weet? Op een dag kunnen we misschien sondes of bemande missies naar de planeet sturen, en misschien zullen ze beelden terugsturen van bewuste wezens die door uitgestrekte oceanen navigeren, op zoek naar een legendarisch stuk land waarover ze hoorden? God, ik hoop het niet! Eens was meer dan genoeg!
