بیشک مهمترین سیاره فراخورشیدی برای ساکنان زمین، سیاره پروکسیما قنطورسبی (Proxima Centauri b) خواهد بود. نزدیکترین سیاره به ما که از زمان کشفش بحثهای زیادی بر سر احتمال زیست پذیری آن مطرح بوده است. برخلاف نتایج ناامیدکننده مطالعات پیشین، جدیدترین تحقیق امیدهای ما را برای زیست پذیری این سیاره افزایش میدهد.
ستاره پروکسیما قنطورس بافاصله ۴سال نوری، نزدیکترین ستاره به منظومه شمسی ما محسوب میشود. حدود دو سال پیش، ستارهشناسان رصدخانه جنوبی اروپا، وجود سیارهای در اطراف این ستاره را تائید کردند. بهعلاوه، اعلام شد که سیاره پروکسیما قنطورسبی در کمربند حیات ستاره خود قرارگرفته است. از آن زمان تحقیقات بسیاری انجامشده تا مشخص کنند که آیا واقعاً این سیاره زیست پذیر است یا خیر.
متأسفانه، نتیجه اکثر این تحقیقات آنچنان خوشایند ما نبوده است. بهطور مثال، بسیاری از آنها نشان داده بودند که ستاره پروکسیما قنطورسبی دچار فعالیتهای فورانی بسیاری میشود. فورانهایی که اجازه نمیدهد تا سیاره بتواند جو و آب مایع را بر سطح خود نگه دارد. بااینحال، تحقیق جدیدی که زیر نظر ناسا انجامشده، 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 قنطورسبی با اقیانوسی دینامیک است که در مجله اختر زیست (Astrobiology) منتشرشده است.
نقاشی خیالی از سیاره پروکسیما قنطورسبی که توسط روش سرعت شعاعی کشف شد
برای مشخص شدن وضعیت سیاراتی همچون پروکسیما قنطورسبی که به دور ستارهای از نوع کوتوله قرمز در گردشاند، باید گفت که در بحث زیست پذیری آنها، چنین سیاراتی با معضلات گوناگونی روبرو هستند. مثلاً نزدیکی زیاد از حد به ستاره میزبان، میتواند باعث فرار و از دست رفتن جو در دورههای اولیه شکلگیری سیاره شود. بهعلاوه، 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. بااینحال، ما چیزی از تاریخ تحول این سیاره نمیدانیم. سناریوهایی موجود است که در آنها، زیست پذیری یک احتمال است.
سرپرست اصلی این تحقیق، انتونی دی.دل ژنیو (Anthony D. Del Genio) میگوید:
«اولین نکتهای که باید به آن توجه کنیم این است که ما نمیدانیم که سیاره پروکسیما قنطورسبی آیا هیچگاه جوی داشته و اگر داشته آیا این جو شامل بخارآب 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 شکلگرفته باشد، یا همراه با جو اما در منظومهای با مقدار بخارآب ناچیز به وجود آمده باشد. احتمال دیگر، داشتن جوی کمچگال اما با مقادیر قابلتوجهی آب است. ما هنوز چنین اطلاعاتی راجع به جو این سیاره نداریم.»
نکته دوم این است که ستاره پروکسیما قنطورسام 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 ستارههایام 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 قنطورسبی با شرایطی زیست پذیر شکلگرفته باشد، ممکن است که بسیار داغ شده و آب موجود در سطح خود را خیلی زود ازدستداده 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. چراکه این ستاره حتی با استانداردهای مربوط به ستارههای کوتوله قرمز، بازهم ستارهای متغیر و ناپایدار است. طی دو سال اخیر، فوران دو شراره بسیار پرقدرت در این سیستم ثبتشده است. فوران دوم بهقدری قدرتمند بود که حتی با چشم غیرمسلح نیز دیده میشد. این اتفاق نشان میدهد که در طول زمان، جو سیارههای اطراف این ستاره بهتدریج ازدسترفته است.
اما این پایان ماجرا نیست. همانطور که در این تحقیق بیانشده، سناریوهای گوناگونی برای سیر تحولی سیاره پروکسیما قنطورسبی وجود دارد. سناریوهایی که میتواند زیست پذیری این سیاره را شامل شود. البته درباره مواردی که مانع شکلگیری و از بین بردن حیات این سیاره میشود، عدم قطعیتهای زیادی وجود دارد. ازجمله آنها، محل اولیه شکلگیری این سیاره است. چراکه پروکسیما قنطورسبی میتوانسته در فاصلهای دورتر از ستاره خود تشکیل شود و بهتدریج به مدارهای پایینتر منتقل گردد. بهاینترتیب از شر فورانهای شدید در آغاز شکلگیری ستاره میزبان خود در امان باشد.
احتمال بعدی این است که پروکسیما قنطورسبی میتوانسته با میزان آب ده برابر زمین شکلگرفته باشد. در این حالت، حتی اگر ستارهاش مقدار ۹۰درصد آب موجود بر سطح آن را تبخیر کرده باشد، همچنان میزان آب باقیمانده بهقدری خواهد بود تا اقیانوس عظیمی را شکل دهد. حتی وجود لایهای ضخیم از هیدروژن که بهتدریج تبخیر شده و سیارهای با جوی مناسب زیست پذیری را باقی گذاشته است، یکی از سناریوهای محتمل است.
طبق گفته سرپرست این پروژه، ما هنوز نمیدانستیم که کدامیک از احتمالات بالا به وقوع پیوسته است. بنابراین کاری که انجام دادیم این بود که تصور کنیم این سیاره همراه با جو و آب شکلگرفته باشد. آنگاه از خود پرسیدیم که اگر سیارهای در مدار این ستاره و بافاصله مشخصی که پروکسیما قنطورسبی 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 زیست پذیر تبدیل کنند. یعنی آنچنانکه سطح سیاره بهاندازه کافی گرم باشد تا آب مایع را بر سطح خود نگه دارد و از طرفی آنقدر داغ نباشد تا باعث تبخیر تمامی آن آب احتمالی شود.
مقایسه فاصله مداری سیاره پروکسیما قنطورسبی با مدار سیاره عطارد در منظومه خورشیدی
برای پاسخ به پرسشهای بالا، این گروه شبیهسازی سهبعدی 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 کمنمک تر همگی ازجمله حالتهای بررسیشده در این شبیهسازیها بوده است.
انتونی دی.دل ژنیو توضیح میدهد:
«مهمترین نکتهای که در تمامی این شبیهسازیها موجود بود، در نظر گرفتن اقیانوسهای دینامیک بوده است. دینامیک در اینجا به این معنی است که در چنین اقیانوسی، جریانهای آبی وجود دارد که آب گرم را به مناطق سردتر جاری میکند. درحالیکه 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 قنطورسبی میتواند شامل مقادیر زیادی آب باشد.
تمامی حالتهای بررسیشده، در پایان شبیهسازی، شامل حداقل مقدار کمی از آب مایعبر 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 زیست پذیر باقی ماندن سیاره میشد.
بنابراین، اگر پروکسیما قنطورسبی شامل آب و جو بوده باشد، گزینه بسیار مناسبی برای زیست پذیر بودن است. حتی در مورد قفلشدگی گرانشی سیاره، جریانهای آب گرم، بخشهایی از سمت تاریک سیاره را زیست پذیر میکنند. یعنی ناحیهای که هیچگاه نور ستاره خود را دریافت نمیکند، شامل جریان آب و درنتیجه زیست پذیر خواهد بود. حتی اگر میزان نمک اقیانوسها زیاد باشد، تمامی سطح سیاره میتواند پوشیده از آب مایع باشد. هرچند به خاطر شوری زیاد آب، در اکثر نقاط دمای آب زیر صفر درجه سانتیگراد خواهد بود.
برای کسانی که به خواندن مقالات ناامیدکننده از زیست پذیری پروکسیما قنطورسبی عادت کردهاند، این تحقیق جدید بسیار امیدوارکننده است. هرچند که درنهایت 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 قنطورسبی چنین نیست و بررسی جو آن بسیار مشکل است. اما در آینده نزدیک، ستارهشناسان قادر خواهند بود تا بامطالعه گرمای ساطعشده از سیاره، در مورد جو آن اطلاعات به دست 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 ۷۰درصد ستارههای آسمان، از نوع کوتوله قرمز هستند، نتایج این تحقیق بیشازپیش برای ما امیدوارکننده خواهند بود. چراکه بهاینترتیب احتمال یافتن حیات فرازمینی به میزان قابلتوجهی 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 (James Webb Space Telescope)، تلسکوپ دابلوفرست (WFIRST)، و تلسکوپهای زمینی همچون ایی.ال.تی (ELT) و جی.ام.تی (GMT) ازجمله آنها خواهند بود. تلسکوپهایی که قطعاً بخشی از وقت خود را به مطالعه نزدیکترین سیاره به منظومه خورشیدی اختصاص خواهند داد.