I augusti 2016, astronomer från European Southern Observatory (ESO) bekräftade förekomsten av en jordliknande planet runt Proxima Centauri – den stjärna som ligger närmast vårt solsystem. Dessutom, de bekräftade att denna planet (Proxima b) kretsade inom sin stjärnas beboeliga zon. Sedan dess, flera studier har utförts för att avgöra om Proxima b faktiskt kan vara beboelig.

Tyvärr, det mesta av denna forskning har inte varit särskilt uppmuntrande. Till exempel, många studier har visat att Proxima b:s sol upplever för mycket flammande aktivitet för att planeten ska kunna upprätthålla en atmosfär och flytande vatten på dess yta. Dock, i en ny NASA-ledd studie, ett team av forskare har undersökt olika klimatscenarier som tyder på att Proxima b fortfarande kan ha tillräckligt med vatten för att försörja livet.

Studien, med titeln "Habitable Climate Scenarios for Proxima Centauri b with a Dynamic Ocean, " visades nyligen i den vetenskapliga tidskriften Astrobiologi . Studien leddes av Anthony D. Del Genio från NASA:s Goddard Institute for Space Studies (GISS) och inkluderade medlemmar från NASA Goddard Space Flight Center (GSFC), Columbia University, och Trinnovim LLC – ett IT-företag som tillhandahåller institutions- och uppdragsstöd till GSFC.

För att bryta ner det, Planeter som Proxima b – som kretsar kring stjärnor av M-typ (röd dvärg) – står inför många utmaningar när det kommer till beboelighet. För en, dess nära bana till sin stjärna skulle troligen ha lett till en skenande växthuseffekt tidigt i dess historia. Det skulle också utsättas för intensiv strålning (röntgen och extrema ultravioletta flöden) och solvind – vilket skulle leda till katastrofala atmosfäriska och vattenförluster.

Dock, det finns mycket vi inte vet om Proxima b:s evolutionära historia, och det finns scenarier där beboelighet kan vara en möjlighet. Som Anthony D. Del Genio sa till Universe Today via e-post:

"Först och främst, vi vet inte om Prox b ens har en atmosfär, och om det gör det, om den har något vatten. Utan de, livet som vi känner det kan inte existera. Det kan vara Prox b som ursprungligen bildades utan atmosfär, eller att den bildades med en atmosfär men i ett stjärnsystem som var vattenfattigt. Eller så kunde den ha bildats med en blygsam atmosfär och mycket vatten. Eller så kunde den ha bildats med en mycket tjock atmosfär. Vi vet bara inte än.

"Andra, Proxima Centauri är en M-stjärna, eller 'röd dvärg'. Dessa stjärnor är mycket mindre och kallare än vår sol, så en planet måste vara väldigt nära en sådan stjärna för att den ska få tillräckligt med stjärnljus för att ha ett beboeligt klimat. Problemet med det är att M-stjärnor tenderar att vara väldigt aktiva, under hela deras liv."

"Tredje, i deras tidiga liv, M-stjärnor är mycket ljusa och varma, vilket betyder att om Prox b började beboelig, den kan ha värmts upp och tappat vattnet tidigt, innan livet fick en chans att få fäste."

Flareaktivitet är ett särskilt stort problem när det gäller Proxima Centauri, som är variabel och instabil även med röda dvärgstandarder. Faktiskt, de senaste åren, två särskilt kraftfulla bloss har upptäckts som kommer från systemet. Den andra var så kraftfull att den kunde ses med blotta ögat, vilket indikerar att varje planet som kretsar kring Proxima Centauri skulle få sin atmosfär avskalad med tiden.

Dock, som de anger i sin studie, det finns många möjliga scenarier där Proxima b fortfarande skulle kunna försörja livet. Vad mer, det finns en rad osäkerheter när det kommer till de saker som är livsfientliga som kan ge Proxima b lite rörelsefrihet. Enligt Del Genio, dessa inkluderar möjligheten att Proxima b bildades längre bort från sin stjärna och gradvis migrerade inåt, vilket skulle innebära att det inte var föremål för tidiga svåra förhållanden.

Andra, det kan ha bildats med tio gånger så mycket vatten som jorden gjorde; så även om Proxima Centauris hårda strålning tog bort 90 % av vattnet, det skulle fortfarande ha tillräckligt med vatten för att ha ett hav. Det kunde också ha bildats med ett tjockt vätehölje som kunde ha tagits bort, lämnar efter sig en "beboelig kärna" av en atmosfär.

"Vi vet bara inte, sade Del Genio. Alltså, att tillhandahålla referenspunkter för framtida observatörer, vi föreställer oss att den har en atmosfär och vatten, och vi frågar, med tanke på stjärnan den kretsar kring och avståndet från den stjärnan, hur lätt eller svårt är det att föreställa sig en atmosfär och ett hav som tillsammans skulle kunna skapa beboeliga förhållanden vid ytan (definierad som tillräckligt varm för att upprätthålla flytande vatten men inte så varm att allt avdunstar)."

För att ta itu med dessa möjligheter, Del Genio och hans kollegor genomförde en serie 3D-simuleringar med hjälp av Resolving Orbital and Climate Keys of Earth and Extraterrestrial Environments med Dynamics (ROCKE -3-D) programvara. Som en planetarisk anpassning av NASA GISS Model E2 Earth Global Climate Modeling programvara, ROCKE-3-D har använts för att simulera tidigare och framtida perioder i jordens historia och en potentiellt beboelig forntida Venus.

Med denna programvara, teamet modellerade en rad olika typer av potentiella atmosfärer för Prox b, som inkluderade en jordliknande atmosfär (dominerad av kväve med små mängder CO ₂ för att värma planeten) och en mer Mars-liknande atmosfär (ren CO ₂ ). De övervägde också om dess atmosfär skulle vara tunnare eller tjockare än jordens, dess hav mer eller mindre salta (liksom djupare eller grundare), och om havet täckte hela planeten eller inte.

Sista, men inte minst, de övervägde om planeten är tidvattenlåst till sin stjärna eller (som Merkurius) hade en 3:2 omloppsresonans – där planeten roterar tre gånger på sin axel för varannan omlopp den gör. Som Del Genio förklarade:

"För varje konfiguration som vi föreställer oss, vi kör en 3D global klimatmodell som är anpassad från jordens klimatmodell som vi använder för att projicera 2000-talets uppvärmning på grund av att människor tillfört växthusgaser till atmosfären. Huvuddragen i vårt klimat för detta ändamål är att vi inkluderar ett "dynamiskt" hav, dvs. ett hav som har strömmar som flyttar varmt vatten till kallare platser. Tidigare studier av Prox b hade använt ett "statis" hav som värmer och kyler men inte rör sig."

Från detta, Del Genio och hans kollegor fann att varje fall de kunde tänka sig producerade en planet som hade åtminstone lite flytande ytvatten. De fann också att i fallet med en tidvattenlåst planet, värmetransport mellan den mot solen vända sidan och den mörka sidan kan också göra att hela planeten blir beboelig.

"Så om det har en atmosfär och har vatten, Prox b har en ganska god chans att vara beboelig, " sa Del Genio. "Vi fann också att havsströmmarna förde varmt vatten från dagen till nattsidan, hålla delar av nattsidan beboelig trots att de aldrig ser något ljus. Och om havet är mycket salt, nästan hela planeten kan vara täckt av vätska, men med temperaturer under den vanliga fryspunkten nästan överallt."

För dem som har bjöds på en stadig diet av dåliga nyheter om Proxima b på sistone, denna senaste forskning är ganska uppmuntrande. Även om observationer har visat att Proxima Centauri är varierande och har producerat några betydande bloss, det finns fortfarande många scenarier där Proxima b fortfarande kan vara beboelig. Oavsett om detta är fallet eller inte, dock, kommer att bero på framtida observationer. Som Del Genio uttryckte det:

"Tyvärr, sett från jorden, Prox b verkar inte passera, vilket gör det svårare att upptäcka en atmosfär och berätta vad som finns i den. Dock, inom en ganska nära framtid, astronomer kommer att kunna övervaka värmen som avges till rymden av Prox b när den rör sig i sin bana. Våra resultat visar att det borde vara möjligt att skilja en planet med atmosfär från en utan, och en tunn kall atmosfär från en tjock varm atmosfär."

Det kan också sträcka sig till andra steniga planeter som kretsar kring M-typ (röda dvärg) stjärnor, vilket är ännu mer uppmuntrande. Med tanke på att dessa stjärnor står för över 70 % av stjärnorna enbart i Vintergatans galax, sannolikheten att de stödjer potentiellt beboeliga planeter ökar chanserna att hitta utomjordiskt liv avsevärt.

Under de kommande åren, Nästa generations instrument förväntas spela en stor roll vid upptäckt och karakterisering av exoplaneter. Dessa inkluderar James Webb Space Telescope (JWST), Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), och markbaserade instrument som Extremely Large Telescope (ELT) och Giant Magellan Telescope (GMT). Och du kan slå vad om att en del av deras tid kommer att ägnas åt att studera den närmaste exoplaneten till jorden!