Czy Proxima b może być dobrym miejscem dla życia?

Proxima b, której odkrycie ogłoszono w sierpniu, jest planetą skalistą o masie zbliżonej do masy Ziemi. Już od samego początku orbita planety wskazywała, że woda, która ewentualnie może występować na powierzchni Proximy b, może znajdować się w stanie ciekłym, co zrodziło naturalne w takim przypadku pytanie – czy najbliższa nam planeta pozasłoneczna może spełniać warunki umożliwiające podtrzymanie życia?.

Najnowsze badania, które niedawno opublikowano na łamach "The Astrophysical Journal", usiłowały znaleźć odpowiedź na pytanie, czym właściwie może okazać się Proxima b. Odpowiedź została stworzona na podstawie próby określenia dokładnych rozmiarów planety, a także wynikających z tej wartości przypuszczalnych warunków panujących na jej powierzchni, wpływających na nasze postrzeganie tego świata jako sprzyjającego lub niesprzyjającego życiu w znanych nam formach.

Według zespołu naukowców prowadzącego badania, istnieje możliwość, że Proxima b jest tzw. planetą oceaniczną, z oceanem wody w całości pokrywającym jej powierzchnię, przypominając nieco wszechoceany skrywające się pod lodową pokrywą księżyców Europa czy Enceladus. Jest także prawdopodobne, że wewnętrzna budowa planety może przypominać nieco Merkurego – z wielkim, metalicznym jądrem stanowiącym ponad 60 proc. masy całej planety. Uzyskane rezultaty były punktem wyjścia dla dalszych badań mających na celu określenie stopnia w jakim Proxima b sprzyja życiu.

Co już wiemyNowe dane pozwoliły na wyznaczenie masy planety na około 1,3 masy Ziemi, jest to więc planeta nieco cięższa od naszej. Orbituje wokół swojej gwiazdy macierzystej – Proximy Centauri – na bardzo ciasnej orbicie w odległości zaledwie 0.05 jednostki astronomicznej (7,5 miliona kilometrów), co stanowi jedynie około 18LD (odległości Ziemia-Księżyc) i 0,1 średniej odległości w jakiej Merkury znajduje się w naszym Układzie Słonecznym. Jednakże nie oznacza to automatycznie, że warunki na powierzchni przypominają znane nam z Merkurego. Proxima Centauri jest czerwonym karłem, bardzo małą gwiazdą o masie wynoszącej jedynie jedną dziesiątą masy Słońca i co za tym idzie, ilość energii wypromieniowanej przez taki obiekt jest także znacznie mniejsza, dzięki czemu Proxima b znajduje się w teoretycznym obszarze pozwalającym wodzie na powierzchni występować w stanie ciekłym.

Niestety, o ile masa planety jest znana, jej rozmiary pozostawały zagadką, a bez tych danych niemożliwe było wnioskowanie jak wygląda i jak zbudowana jest nowo odkryta planeta. Niestety, Proxima b posiada orbitę, która wyklucza zastosowanie metody tranzytowej. Istnieje jednak możliwość określenia potencjalnych rozmiarów planety poprzez modelowanie jej prawdopodobnej budowy wewnętrznej. W ramach badań przyjęto założenie ograniczające studium do symulacji uwzględniającej jedynie planety skaliste, z metalicznym jądrem, przypominające obiekty występujące w naszym układzie słonecznym. Dopuścili także możliwość występowania dużych oceanów na powierzchni.

Przyjęte ograniczenia umożliwiły określenie potencjalnych rozmiarów Proximy b na mieszczące się pomiędzy 0,94 a 1,40 rozmiarów Ziemi, co odpowiada promieniowi wynoszącemu od 5990 kilometrów do 8919 kilometrów. Jednakże dolny zakres jest prawdopodobny jedynie w przypadku, gdy Proxima b posiada bardzo duże, metaliczne jądro, stanowiące aż 65 procent masy całej planety, z pozostałym materiałem płaszcza, złożonym głównie z krzemianów, zaczynającym się na głębokości około 1500 kilometrów. Przy takich założeniach Proxima b bardzo przypomina budową planetę Merkury, również posiadającą bardzo duże jądro. Nie oznacza to jednak, że woda w ogóle nie może występować w takim przypadku na powierzchni – w przypadku Ziemi masa oceanów nie przekracza bowiem 0,05 procenta masy całej planety.

W drugim wariancie, gdy promień planety byłby równy 1,4 ziemskiego, budowa wewnętrzna mogłaby być bardziej egzotyczna – Proxima b składałaby się w połowie z lekkiego jądra i skał, a na drugą połowę masy składałby się pokrywający planetę wszechocean wody. Ponieważ w tym przypadku głębokość takiego oceanu wynosiłaby aż 200 kilometrów, wszechocean nie występowałby w jednolitej formie płynnej. Na bardzo dużych głębokościach, pod wpływem wysokiego ciśnienia woda przechodziłaby bowiem ze stanu ciekłego w formę stałą, tworząc egzotyczne formy lodu, który następnie na głębokości 3100 kilometrów ustępowałby miejsca płaszczowi skalnemu. Istnieje także możliwość, że w przypadku wystąpienia takich warunków na powierzchni, planeta może być także otoczona rzadką atmosferą, podobnie jak ma to miejsce na Ziemi.

Przeprowadzone studia pozwoliły na określenie dodatkowych informacji na temat potencjalnej budowy Proximy b, co wpłynęło również na określenie prawdopodobieństwa występowania wody na jej powierzchni. Ponieważ Proxima Centauri jest źródłem promieniowania X oraz ultrafioletowego o większym natężeniu niż na Ziemi, woda może mieć trudności z utrzymaniem się na powierzchni. Z tego względu jej mała ilość już na wstępnym etapie analizy może oznaczać, że Proxima b jest planetą “suchą”. Z drugiej strony jednak, założenie występowania wszechoceanu o dużej głębokości oraz atmosfery może nie tylko oznaczać, że jest to planeta wodna, ale również, że życie w głębinach może być zabezpieczone przed szkodliwym promieniowaniem jonizującym.

Dalsze obserwacje Proximy Centauri powinny wesprzeć prowadzone badania, w szczególności oszacowanie występowania cięższych pierwiastków (magnezu, żelaza i krzemu), pozwalające na odrzucenie mniej prawdopodobnych scenariuszy dla Proximy b, dzięki czemu przedział możliwych rozmiarów tej planety znacznie się zmniejszy.