احتمال زیست‌پذیری سیاره پروکسیما قنطورس بی افزایش یافته است

MacTavish · 2/10/19

بی‌شک مهمترین سیاره فراخورشیدی برای ساکنان زمین، سیاره پروکسیما قنطورس بی خواهد بود. نزدیکترین سیاره به ما که از زمان کشفش بحث‌های زیادی بر سر احتمال زیست‌پذیری آن مطرح بوده است. برخلاف نتایج ناامیدکننده مطالعات پیشین، جدیدترین تحقیق امیدهای ما را برای زیست‌پذیری این سیاره افزایش می‌دهد.

ستاره پروکسیما قنطورس با فاصله 4 سال نوری، نزدیک‌ترین ستاره به منظومه شمسی ما محسوب می‌شود. حدود دو سال پیش، ستاره‌شناسان رصدخانه جنوبی اروپا، وجود سیاره‌ای در اطراف این ستاره را تایید کردند. به علاوه، اعلام شد که سیاره پروکسیما قنطورس بی در کمربند حیات ستاره خود قرار گرفته است. از آن زمان تحقیقات بسیاری انجام شده تا مشخص کنند که آیا واقعا این سیاره زیست‌پذیر است یا خیر.

متاسفانه، نتیجه اکثر این تحقیقات آنچنان خوشایند ما نبوده است. به طور مثال، بسیاری از آنها نشان داده بودند که ستاره پروکسیما قنطورس بی دچار فعالیت‌های فورانی بسیاری می‌شود. فوران‌هایی که اجازه نمی‌دهد تا سیاره بتواند جو و آب مایع را بر سطح خود نگه دارد. با این حال، تحقیق جدیدی که زیر نظر ناسا انجام شده، سناریوهای آب و هوایی گوناگونی را بررسی کرده است. این تحقیق مشخص می‌کند که این سیاره همچنان می‌تواند آب کافی برای داشتن حیات داشته باشد.

عنوان این تحقیق، سناریوهای آب و هوایی مختلف سیاره پروکسیما قنطورس بی با اقیانوسی داینامیک است که در مجله اخترزیست (Astrobiology) منتشر شده است.

نقاشی خیالی از سیاره پروکسیما قنطورس بی که توسط روش سرعت شعاعی کشف شد

برای مشخص شدن وضعیت سیاراتی همچون پروکسیما قنطورس بی که به دور ستاره‌ای از نوع کوتوله قرمز در گردشند، باید گفت که در بحث زیست پذیری آنها، چنین سیاراتی با معضلات گوناگونی روبرو هستند. مثلا نزدیکی زیاد از حد به ستاره میزبان، می‌تواند باعث فرار و از دست رفتن جو در دوره‌های اولیه شکل‌گیری سیاره شود. به علاوه، این سیارات در معرض تابش شدید (ایکس و فرابنفش) و بادهای شدید ستاره‌ای هستند. این موارد نیز می‌تواند باعث نابودی جو و تبخیر آب‌ها احتمالی موجود بر سطح سیاره شود. با این حال، ما چیزی از تاریخ تحول این سیاره نمی‌دانیم. سناریوهایی موجود است که در آنها، زیست‌پذیری یک احتمال است.

سرپرست اصلی این تحقیق، Anthony D. Del Genio می‌گوید:

اولین نکته‌ای که باید به آن توجه کنیم این است که ما نمی‌دانیم که سیاره پروکسیما قنطورس بی آیا هیچگاه جوی داشته و اگر داشته آیا این جو شامل بخار آب نیز بوده است. بدون اینها، حیات به آن شکلی که امروزه بر روی زمین می‌شناسیم، نمی‌تواند شکل بگیرد. این سیاره ممکن است از همان ابتدا بدون جو شکل گرفته باشد، یا همراه با جو اما در منظومه‌ای با مقدار بخار آب ناچیز بوجود آمده باشد. احتمال دیگر، داشتن جوی کم‌چگال اما با مقادیر قابل توجهی آب است. ما هنوز چنین اطلاعاتی راجع به جو این سیاره نداریم.

نکته دوم این است که ستاره پروکسیما قنطورس از توع M (کوتوله قرمز) است. چنین ستاره‌هایی بسیار کوچکتر و سردتر از خورشید هستند. بنابراین یک سیاره بایستی در فواصل بسیار نزدیک به ستاره خود قرار بگیرد تا بتواند مقدار کافی نور و انرژی از ستاره دریافت کند. اما مشکل این خواهد بود که ستاره‌های نوع M در طول زندگی خود بسیار فعال هستند.

مورد سوم، روشنایی و داغی بسیار زیاد اینگونه ستاره‌ها در ابتدای شکل‌گیری‌شان است. بنابراین حتی اگر سیاره پروکسیما قنطورس بی با شرایطی زیست‌پذیر شکل گرفته باشد، ممکن است که بسیار داغ شده و آب موجود در سطح خود را خیلی زود از دست داده باشد. قبل از آنکه حیات شانسی برای شکل‌گیری و تحول پیدا کند.

نقاشی خیالی از یک ستاره کوتوله قرمز که شراره‌های قدرتمندی از خود ساطع می‌کند. یک سیاره نیز به دور این ستاره در گردش است.

در مورد ستاره پروکسیما قنطورس، فعالیت شراره‌های ستاره‌ای مورد بسیار نگران‌کننده‌ای است. چرا که این ستاره حتی با استانداردهای مربوط به ستاره‌های کوتوله قرمز، باز هم ستاره‌ای متغیر و ناپایدار است. طی دو سال اخیر، فوران دو شراره بسیار پرقدرت در این سیستم ثبت شده است. فوران دوم به قدری قدرتمند بود که حتی با چشم غیرمسلح نیز دیده می‌شد. این اتفاق نشان می دهد که در طول زمان، جو سیاره‌های اطراف این ستاره به تدریج از دست رفته است.

اما این پایان ماجرا نیست. همانطور که در این تحقیق بیان شده، سناریوهای گوناگونی برای سیر تحولی سیاره پروکسیما قنطورس بی وجود دارد. سناریوهایی که می‌تواند زیست‌پذیری این سیاره را شامل شود. البته درباره مواردی که مانع شکل‌گیری و از بین بردن حیات این سیاره می‌شود، عدم قطعیت‌های زیادی وجود دارد. از جمله آنها، محل اولیه شکل‌گیری این سیاره است. چرا که پروکسیما قنطورس بی می‌توانسته در فاصله‌ای دورتر از ستاره خود تشکیل شود و به تدریج به مدارهای پایین‌تر منتقل گردد. به این ترتیب از شر فوران‌های شدید در آغاز شکل‌گیری ستاره میزبان خود در امان باشد.

احتمال بعدی این است که پروکسیما قنطورس بی می‌توانسته با میزان آب ده برابر زمین شکل گرفته باشد. در این حالت، حتی اگر ستاره‌اش مقدار 90 درصد آب موجود بر سطح آن را تبخیر کرده باشد، همچنان میزان آب باقی‌مانده به قدری خواهد بود تا اقیانوس عظیمی را شکل دهد. حتی وجود لایه‌ای ضخیم از هیدروژن که به تدریج تبخیر شده و سیاره‌ای با جوی مناسب زیست‌پذیری را باقی گذاشته است، یکی از سناریوهای محتمل است.

طبق گفته سرپرست این پروژه، ما هنوز نمی‌دانستیم که کدام یک از احتمالات بالا به وقوع پیوسته است. بنابراین کاری که انجام دادیم این بود که تصور کنیم این سیاره همراه با جو و آب شکل گرفته باشد. آنگاه از خود پرسیدیم که اگر سیاره‌ای در مدار این ستاره و با فاصله مشخصی که پروکسیما قنطورس بی از ستاره‌اش دارد وجود داشته باشد، شرایط آن چگونه خواهد گذشت. مجموع جو و آب موجود بر سطح آن، تحت چه شرایطی می‌‌توانند سیاره را به محلی زیست‌پذیر تبدیل کنند. یعنی آن چنان که سطح سیاره به اندازه کافی گرم باشد تا آب مایع را بر سطح خود نگه دارد و از طرفی آن قدر داغ نباشد تا باعث تبخیر تمامی آن آب احتمالی شود.

مقایسه فاصله مداری سیاره پروکسیما قنطورس بی با مدار سیاره عطارد در منظومه خورشیدی

برای پاسخ به پرسش‌های بالا، این گروه شبیه‌سازی سه بعدی از شرایط این سیاره را انجام دادند. حالت‌های گوناگونی از شرایط اولیه برای این سیاره در نظر گرفته شد. داشتن جوی مشابه زمین، جوی مشابه مریخ، جوی خیم‌تر یا نازک‌تر از جو زمین و اقیانوس‌هایی شورتر یا کم‌نمک‌تر همگی از جمله حالت‌های بررسی‌شده در این شبیه‌سازی‌ها بوده است.

Del Genio توضیح می‌دهد:

مهمترین نکته‌ای که در تمامی این شبیه‌سازی‌ها موجود بود، در نظر گرفتن اقیانوس‌های داینامیک بوده است. داینامیک در اینجا به این معنی است که در چنین اقیانوسی، جریان‌های آبی وجود دارد که آب گرم را به مناطق سردتر جاری می‌کند. در حالی که مطالعات پیشین، همگی از اقیانوس‌هایی استاتیک یا ایستا استفاده کرده بودند. یعنی اقیانوسی که گرم یا سرد می‌شود، اما جریانی در درون آن شکل نمی‌گیرد.

تصویری خیالی از یک سیاره آبی که به دور ستاره‌ای کوتوله در گردش است. تحقیقات جدید نشان می‌دهد که سیاره پروکسیما قنطورس بی می‌تواند شامل مقادیر زیادی آب باشد.

تمامی حالت‌های بررسی‌شده، در پایان شبیه‌سازی، شامل حداقل مقدار کمی از آب مایع بر سطح خود بودند. نتیجه مهم دیگر این بود که حتی در حالت قفل‌شدگی گرانشی سیاره، انتقال گرما از سطح داغ سیاره به سمت سرد و تاریک آن، باعث زیست‌پذیر باقی ماندن سیاره می‌شد.

بنابراین، اگر پروکسیما قنطورس بی شامل آب و جو بوده باشد، گزینه بسیار مناسبی برای زیست‌پذیر بودن است. حتی در مورد قفل‌شدگی گرانشی سیاره، جریان‌های آب گرم، بخش‌هایی از سمت تاریک سیاره را زیست‌پذیر می‌کنند. یعنی ناحیه‌ای که هیچگاه نور ستاره خود را دریافت نمی‌کند، شامل جریان آب و در نتیجه زیست‌پذیر خواهد بود. حتی اگر میزان نمک اقیانوس‌ها زیاد باشد، تمامی سطح سیاره می‌تواند پوشیده از آب مایع باشد. هرچند بخاطر شوری زیاد آب، در اکثر نقاط دمای آب زیر صفر درجه سانتی‌گراد خواهد بود.

برای کسانی که به خواندن مقالات ناامیدکننده از زیست‌پذیری پروکسیما قنطورس بی عادت کرده‌اند، این تحقیق جدید بسیار امیدوارکننده است. هرچند که در نهایت این رصدهای مداوم از این سامانه سیاره‌ای است که ما را به وضعیت واقعی این سیاره نزدیک می‌کند.

اگر سیاره‌ای از برابر قرص ستاره خود عبور کند، می‌توان وجود یا عدم وجود جو در آن را با راحتی بیشتری بررسی کرد. اما سیاره پروکسیما قنطورس بی چنین نیست و بررسی جو آن بسیار مشکل است. اما در آینده نزدیک، ستاره‌شناسان قادر خواهند بود تا با مطالعه گرمای ساطع‌شده از سیاره، در مورد جو آن اطلاعات بدست آورند. اطلاعاتی که شامل دما و ضخامت نسبی جو نیز خواهد شد.

سیاره‌ای زیست‌پذیر در مدار یک ستاره کوتوله قرمز. زیست‌پذیری سیاراتی که به دور کوتوله‌های قرمز در گزدشند، از جمله موارد پربحث در نجوم به شمار می‌رود.

اگر به این فکر کنیم که 70 درصد ستاره‌های آسمان، از نوع کوتوله قرمز هستند، نتایج این تحقیق بیش از پیش برای ما امیدوارکننده خواهند بود. چرا که به این ترتیب احتمال یافتن حیات فرازمینی به میزان قابل توجهی افزایش می‌یابد.

در سال‌های آینده، نسل جدید ابزارهای کشف سیارات فراخورشیدی نقش گسترده‌ای در این بخش از علم نجوم بر عهده خواهند داشت. تلسکوپ فضایی جیمزوب، تلسکوپ WFIRST، و تلسکوپ‌های زمینی همچون ELT و GMT از جمله آنها خواهند بود. تلسکوپ‌هایی که قطعا بخشی از وقت خود را به مطالعه نزدیکترین سیاره به منظومه خورشیدی اختصاص خواهند داد.