Позасонячна планета, відома як Проксима b, посіла особливе місце в суспільній свідомості з моменту її існування, оголошеного в серпні 2016 року. Як найближча екзопланета до нашої Сонячної системи, її відкриття викликало питання про можливість її вивчення в не надто віддалене майбутнє. І ще більше роздратування викликають питання, пов'язані з його потенційною придатністю.
Незважаючи на численні дослідження, які намагалися вказати, чи може планета бути придатною для життя, як ми її знаємо, нічого остаточного не було вироблено. На щастя, команда з астрофізики з Університету Ексетера - за допомогою експертів з метеорології з Метрофілітету Великобританії - зробила перші попередні кроки до визначення того, чи є в Проксімі b сприятливий клімат.
Згідно з їх дослідженням, яке з’явилося нещодавно в журналі Астрономія та астрофізика, команда провела серію моделювання, використовуючи сучасну уніфіковану модель Met Office (UM). Ця чисельна модель десятиліттями застосовується для вивчення атмосфери Землі, і це сфера застосування - від прогнозування погоди до впливу кліматичних змін.
За допомогою цієї моделі команда змоделювала, яким буде клімат Проксима b, якби він мав схожий атмосферний склад на Землю. Вони також провели моделювання того, якою буде планета, якби була набагато простіша атмосфера - така, що складається з азоту із слідовими кількостями вуглекислого газу. І останнє, але не менш важливе, вони допустили зміни в орбіті планети.
Наприклад, враховуючи відстань планети від її сонця - 0,05 АС (7,5 млн км; 4,66 мільйона миль) - виникли питання щодо орбітальних характеристик планети. З одного боку, це могло б бути замкненим, коли одне обличчя постійно звернене до Проксима Кентавра. З іншого боку, планета могла перебувати в орбітальному резонансі 3: 2 зі своїм сонцем, де вона тричі обертається на своїй осі на кожні дві орбіти (подібно до досвіду Меркурія з нашим Сонцем).
У будь-якому випадку це призведе до того, що одна сторона планети зазнає небагато випромінювання. Враховуючи характер червоних карликових зірок типу М, які відрізняються великою мінливістю та нестабільністю порівняно з іншими типами зірок, сторону, що виходить на сонце, періодично опромінюватимуть. Крім того, в обох орбітальних сценаріях планета зазнала б значних перепадів температури, що ускладнить існування рідкої води.
Наприклад, на планеті, що знаходиться під замком, основні атмосферні гази на нічній стороні, ймовірно, замерзнуть, що залишить зону денного світла оголеною та сухою. А на планеті з орбітальним резонансом 3: 2 один сонячний день, швидше за все, триватиме дуже довго (сонячний день на Меркурії триває 176 земних днів), внаслідок чого одна сторона стає занадто гарячою, а інша сторона занадто холодною і висушити.
Враховуючи все це, симуляція команди дозволила виконати деякі важливі порівняння з попередніми дослідженнями, але також дозволила команді вийти за межі них. Як пояснив у прес-релізі університету доктор Іан Батл, почесний науковий співробітник університету Ексетера та провідний автор статті:
«Наша дослідницька група розглядала ряд різних сценаріїв вірогідної орбітальної конфігурації планети, використовуючи набір моделей. Окрім того, як вивчати, як поводиться клімат, якби планета була «підвісно замкнена» (де один день така ж довжина, як і рік), ми також розглянули, як орбіта схожа на Меркурій, яка тричі обертається на своїй осі для кожні дві орбіти навколо сонця (резонанс 3: 2) впливали б на навколишнє середовище. "
Зрештою, результати виявилися досить сприятливими, оскільки команда виявила, що Proxima b матиме надзвичайно стабільний клімат із атмосферою і в будь-якій орбітальній конфігурації. По суті, моделювання програмного забезпечення UM показало, що коли будуть враховані обидві атмосфери, як і підрядно-зафіксовані, так і резонансні конфігурації 3: 2, на планеті все ще будуть регіони, де вода змогла б існувати в рідкому вигляді.
Звичайно, приклад резонансу 3: 2 призвів до того, що більш значні райони планети потрапляли в цей температурний діапазон. Вони також встановили, що ексцентрична орбіта, де відстань між планетою та Проксима Центавра значно змінювалася протягом одного орбітального періоду, призведе до подальшого збільшення потенційної мешканості.
Як сказав доктор Джеймс Маннерс, ще один почесний стипендіат університету та один із співавторів на роботі, сказав:
«Однією з головних особливостей, яка відрізняє цю планету від Землі, є те, що світло від її зірки знаходиться в основному в ближньому інфрачервоному. Ці частоти світла набагато сильніше взаємодіють з водяною парою та вуглекислим газом в атмосфері, що впливає на клімат, який виникає в нашій моделі ».
Звичайно, потрібно зробити ще багато роботи, перш ніж ми зможемо зрозуміти, чи здатна ця планета підтримувати життя так, як ми це знаємо. Крім того, щоб сподіватись надії тих, хто хотів би побачити його колонізованим колись, дослідження стану Проксима b також мають надзвичайно важливе значення для визначення того, чи існує корінне життя зараз.
Тим часом такі дослідження, як це, є надзвичайно корисними, коли йдеться про передбачення того, які види середовища ми можемо знайти на далеких планетах. Д-р Натан Мейне - науковий керівник з моделювання екзопланет в Університеті Ексетера та співавтор доповіді - також зазначив, що такі кліматичні дослідження можуть мати додатки для вчених тут.
"За допомогою проекту, який ми маємо в Exeter, ми намагаємось не тільки зрозуміти дещо дивовижне розмаїття екзопланет, що виявляються, але й використати це, щоб, маючи надію, покращити наше розуміння того, як у нас є власний клімат і який буде розвиватися", - сказав він. Більше того, це допомагає проілюструвати, як умови на Землі можуть бути використані для прогнозування того, що може існувати в позасонячному середовищі.
Хоча це може здатися трохи орієнтованим на Землю, цілком розумно вважати, що планети в інших зіркових системах підлягають процесам і механіці, подібній тому, що ми бачили на Сонячних планетах. І це те, до чого ми незмінно змушені робити, коли справа стосується пошуку житлових планет і життя поза нашою Сонячною системою. Поки ми не зможемо туди піти безпосередньо, ми будемо змушені вимірювати те, що не знаємо, чим займаємось.
