Wyobraź sobie, że spacerujesz po planecie oświetlonej czerwonym słońcem. Nie ma tu wschodów ani zachodów słońca.
Na niebie stale wisi duża żarząca się kula ognia. Cienie wielkich kamieni, wzgórz i gór nie zmieniły się od tysiącleci. Ale po niebie pędzą szybkie chmury, niosąc zimne, wilgotne powietrze z półkuli, gdzie króluje wieczna noc. Czasami podmuchy wiatru są tak silne, że mogą unieść w powietrze nie tylko ziejącego astronautę, ale także ciężki sprzęt. Czy jest miejsce na tym świecie dla żywych organizmów? A może planety w pobliżu czerwonych gwiazd są pozbawione życia, kosmiczne ciała z piekielnym upałem po stronie dnia i silnym zimnem po stronie nocy? To nie pierwszy raz, kiedy to pytanie pojawiło się w środowisku naukowym i jest kilka powodów.
Znajdź to, czego nie możesz zobaczyć
Poszukiwanie egzoplanet jest raczej trudnym zadaniem naukowym, ponieważ większości z nich nie możemy obserwować bezpośrednio za pomocą teleskopu. Istnieje wiele sposobów ich odnalezienia, ale najczęściej w biuletynach informacyjnych jest mowa o metodzie prędkości radialnej (metoda Dopplera) i metodzie tranzytu. Istotą pierwszego jest to, że naukowcy badają widmo gwiazdy, próbując wykorzystać efekt Dopplera, aby zauważyć w nim oznaki obecności jednej lub więcej planet. Faktem jest, że w trakcie ruchu orbitalnego planeta przyciąga również do siebie gwiazdę, zmuszając ją niejako do „poruszania się” w czasie z okresem rewolucji. Amplituda takich wahań zależy od masy planety, odległości między planetą a gwiazdą, a także od kąta, pod jakim obserwator z Ziemi patrzy na orbitę planety. Jeśli egzoplaneta jest wystarczająco masywna i krąży blisko swojej gwiazdy,a jego orbita jest skierowana krawędzią do Układu Słonecznego, szanse na jej znalezienie będą wysokie. Jednak wraz ze wzrostem promienia orbity lub spadkiem masy obcej planety trudniej jest ją znaleźć. Więc ta metoda będzie znacznie bardziej skuteczna w znajdowaniu ciężkich planet na orbitach w pobliżu gwiazdy. Co więcej, metoda prędkości radialnych określa tylko najniższą możliwą wartość masy planety, ponieważ badając przemieszczenie linii widmowych, naukowcy nie są w stanie ustalić, pod jakim kątem widoczny jest obcy układ gwiazd. W ten sposób odkryto planety w pobliżu Proxima Centauri i gwiazdę Gliese 581.metodą prędkości radialnych określa się tylko najniższą możliwą wartość masy planety, ponieważ badając przemieszczenie linii widmowych, naukowcy nie mogą ustalić, pod jakim kątem widoczny jest obcy układ gwiazd. W ten sposób odkryto planety wokół Proximy Centauri i gwiazdy Gliese 581.metodą prędkości radialnych określa się tylko najniższą możliwą wartość masy planety, ponieważ badając przesunięcie linii widmowych, naukowcy nie mogą ustalić, pod jakim kątem widoczny jest obcy układ gwiazd. W ten sposób odkryto planety w pobliżu Proxima Centauri i gwiazdę Gliese 581.
Aby przeprowadzić poszukiwania drugą metodą, naukowcy bardzo dokładnie mierzą jasność gwiazdy, próbując znaleźć moment, w którym egzoplaneta przejdzie między nią a Ziemią. W tym momencie jasność gwiazdy nieznacznie spadnie, a naukowcy będą mogli wyciągnąć pewne wnioski na temat parametrów układu gwiazd obcych. Metoda jest również interesująca, ponieważ w niektórych przypadkach pozwala zorientować się w atmosferze egzoplanety. Faktem jest, że podczas tranzytu światło gwiazdy przechodzi przez górne warstwy atmosfery, dlatego analizując widma można spróbować przynajmniej z grubsza oszacować jej skład chemiczny. Na przykład w ten sposób astronomowie odkryli ślady tlenu i węgla w atmosferze planety HD 209458b, lepiej znanej jako Ozyrys. To prawda, że jest nieco łatwiej zbadać Ozyrysa, ponieważ jest to ogromna planeta, nieco mniejsza niż Jowisz, ale położona bardzo blisko jego gwiazdy. Wadą metody tranzytu jest niskie prawdopodobieństwo, że płaszczyzna orbity planety leży bezpośrednio na linii widzenia między Układem Słonecznym a inną gwiazdą. Prawdopodobieństwo jest szacowane jako stosunek promienia planety pozasłonecznej do promienia gwiazdy. Co więcej, prawdopodobieństwo to będzie się zmniejszać wraz ze wzrostem promienia orbity i zmniejszaniem się rozmiaru egzoplanety. Na przykład prawdopodobieństwo wykrycia naszej Ziemi z sąsiednich gwiazd metodą tranzytową wynosi tylko 0,47%. I nawet jeśli okaże się, że orbity Ziemi i Słońca znajdują się u jakiegoś obcego obserwatora na tej samej linii wzroku, wcale nie gwarantuje to dokładnego wykrycia naszej planety. Aby uzyskać wiarygodne potwierdzenie, przejście Ziemi przez dysk Słońca musiałoby zostać zauważone kilka razy, aby dokładnie określić okres rewolucji. Częścią ratunku jest sytuacjaże dużą liczbę gwiazd można zobaczyć na raz metodą tranzytową. Na przykład słynny teleskop Keplera nieustannie obserwuje około 100 000 gwiazd. Metoda tranzytu, podobnie jak metoda prędkości radialnej, będzie bardziej czuła na duże planety na bliskich orbitach.
Egzoplanety odkryte metodą tranzytową. Od lat.
Oczywiście, oprócz prędkości radialnych i tranzytów, istnieje kilka innych metod, które pozwalają na wykrywanie planet pozasłonecznych. Na przykład istnieje metoda mikrosoczewkowania grawitacyjnego, astrometrii lub bezpośrednich obserwacji optycznych. Te metody są po prostu bardziej skuteczne w przypadku planet znajdujących się w stosunkowo dużych odległościach od ich gwiazd. Jak dotąd jednak wszystkie te metody poszukiwań nie są aż tak skuteczne, a liczba planet odkrytych za ich pomocą nie przekracza kilkudziesięciu.
Film promocyjny:
Soczewka grawitacyjna.
Nagli bohaterowie
Oczywiście wielu chciałoby znaleźć planetę nadającą się do życia, „drugą Ziemię”, jak nazywali ją niektórzy dziennikarze. Mamy jednak tylko jeden znany przykład pochodzenia życia na planecie - naszą własną Ziemię. Aby uprościć sformułowanie problemu, naukowcy wprowadzili pojęcie tak zwanej „strefy zamieszkałej” lub „strefy Złotowłosej”. Jest to obszar przestrzeni wokół gwiazdy, w którym ilość otrzymanej energii jest wystarczająca do istnienia wody w stanie ciekłym na powierzchni. Oczywiście taka koncepcja nie bierze pod uwagę na przykład współczynnika odbicia egzoplanety, składu atmosfery, nachylenia osi itp., Ale pozwala z grubsza oszacować rozpowszechnienie interesujących nas ciał kosmicznych. Nazwa „Strefa Złotowłosych” kojarzy się z opowieścią o trzech niedźwiedziach (pierwotnie - „Złotowłosa i trzy niedźwiedzie”), w której dziewczyna znajdująca się w domu trzech niedźwiedzi,próbuje się tam wygodnie: smakuje owsiankę z różnych misek i leży na różnych łóżkach. Pierwszą gwiazdą, która znalazła planetę w ekosferze była Gliese 581. Dwie planety naraz, Gliese 581 c i d, na ciepłej i zimnej granicy strefy nadającej się do zamieszkania, zostały odkryte metodą prędkości radialnych na spektrografie HARPS Obserwatorium La Silla w Chile. Co więcej, sądząc po dolnej granicy ich możliwych mas (odpowiednio 5,5 i 7 mas Ziemi), mogą to być ciała skaliste.sądząc po dolnej granicy ich możliwych mas (odpowiednio 5,5 i 7 mas Ziemi), mogą to być ciała skaliste.sądząc po dolnej granicy ich możliwych mas (odpowiednio 5,5 i 7 mas Ziemi), mogą to być ciała skaliste.
Później, w 2010 roku, naukowcy z University of California, Santa Cruz i Carnegie Institution w Waszyngtonie ogłosili odkrycie planety Gliese 581 g, która znajduje się w samym środku ekosfery. Planecie nadano nawet nieoficjalną nazwę - Zarmina - na cześć żony szefa grupy poszukiwawczej egzoplanet Stephena Vogta. Odkrycie wstrząsnęło opinią publiczną. System gwiazd stale pojawiał się teraz w biuletynach informacyjnych „żółtych” gazet i na stronach science fiction. To właśnie z planety Gliese 581 g przybyli źli kosmici, którzy zaatakowali Ziemię w filmie „Bitwa morska” z 2012 roku. Jednak inne grupy naukowe nie potwierdziły odkrycia Gliese 581 g, wyjaśniając wyniki raczej błędem w przetwarzaniu obserwacji i aktywności samej gwiazdy. Spory między grupą Vogt a innymi „egzoplanetami” trwały przez kilka lat i zakończyły się nie na jego korzyść. Zarmina istniała najprawdopodobniej tylko w wyobraźni badaczy.
Ale nowe odkrycia nie nadchodziły długo. Wraz z pojawieniem się teleskopu Keplera, planety w ekosferze zaczęły padać jedna po drugiej. Kepler-186f, Kepler-438 b, Kepler-296 e, Kepler-442 b i wiele innych egzoplanet zostało odkrytych podczas pracy tego teleskopu kosmicznego. Okazało się jednak, że zdecydowana większość z nich ma jedną wspólną własność - wszystkie obracają się wokół czerwonych karłów. Czerwone karły to lekkie i chłodne gwiazdy, których temperatura powierzchni wynosi około 3500 K. To niewiele więcej niż temperatura cewki żarnika. Takie gwiazdy świecą słabo, ale żyją długo, ponieważ bardzo powoli zużywają rezerwy wodoru. W teorii czerwony karzeł o masie 10 razy mniejszej od Słońca będzie świecił przez tryliony lat, czyli o wiele rzędów wielkości więcej niż wiek Wszechświata. Tak poza tym,niedawno odkryte planety Proxima b i TRAPPIST-1 również krążą wokół podobnych słabych gwiazd. Proxima b jest najbliższą nam egzoplanetą i znajduje się w strefie nadającej się do zamieszkania. Najprawdopodobniej jest to ciało skaliste, co oznacza, że istnienie tam mórz i oceanów nie jest wykluczone w obecności atmosfery. To prawda, że planeta została odkryta metodą prędkości radialnych, więc nie znamy jeszcze dokładnej wartości jej masy i gęstości. Otóż gwiazda TRAPPIST-1 ma kilka planet na raz, teoretycznie może mieć warunki do istnienia wody w stanie ciekłym na powierzchni. Faktycznie taka obfitość planet w strefie życia czerwonych karłów wcale nie oznacza, że pojawiają się tam częściej niż np. W żółtych gwiazdach. Ponieważ gwiazdy późnego typu widmowego (chłodne i czerwone) czasami emitują 10000 razy mniej energii niż Słońce,strefa siedliskowa znajduje się znacznie bliżej nich. I tutaj zaczyna działać już wybór metod poszukiwania planet pozasłonecznych. Jeśli "strefa Złotowłosej" znajduje się bliżej gwiazdy, łatwiej jest znaleźć w niej egzoplanety. Ponadto uważa się, że czerwone karły są najpowszechniejszym typem populacji gwiazd, a w naszej Galaktyce jest ich około 70%. Okazuje się, że będziemy je otwierać znacznie częściej.
TRAPPIST-1 widziany przez artystę podczas tranzytu dwóch z siedmiu znanych planet.
Światy pod czerwonym słońcem
Po pierwszych publikacjach o odkryciu planet w pobliżu Gliese 581 w środowisku naukowym powstał spór o możliwość ich zamieszkania. Gdyby życie mogło powstać i rozwijać się wokół czerwonych gwiazd, poważnie zwiększyłoby to jego rozpowszechnienie we Wszechświecie. Ponadto biosfera na planetach pod czerwonym słońcem mogłaby istnieć znacznie dłużej niż ziemska, co oznacza, że przed pojawieniem się inteligentnego gatunku byłyby większe szanse na rozwój. W końcu nawet nasza gwiazda, pozornie tak stabilna gwiazda, za 1 miliard lat może stać się tak jasna, że powierzchnia Ziemi zmieni się w pustynię. Życie z pewnością przetrwa pod powierzchnią, ale raczej przetrwa niż się rozwinie. Ale czerwony stulatek mógłby wspierać swoją biosferę przez dziesiątki, jeśli nie setki miliardów lat. To kuszący pomysł, ale badania pokazująże w przypadku czerwonych karłów wszystko nie jest takie proste. Aby życie powstało i rozwijało się w takim systemie gwiezdnym, będzie musiało pokonać wiele bardzo poważnych problemów.
Przyczepność pływowa
Kiedy patrzymy na Księżyc, zawsze widzimy ten sam wzór mórz - ciemne plamy na powierzchni naszego satelity. Dzieje się tak, ponieważ Ziemia i jej satelita obracają się synchronicznie, a Księżyc wykonuje jeden obrót wokół własnej osi w tym samym czasie, jaki zajmuje okrążenie Ziemi. I to nie jest przypadek. Jego obrót wokół osi został zawieszony przez siły pływowe z naszej planety. Ten obraz jest bardzo powszechny w Układzie Słonecznym. Satelity Marsa i gigantyczne planety, układ Pluton-Charon - wyliczenie ciał kosmicznych z synchroniczną rotacją może zająć dużo czasu. Nawet Merkury, który na pierwszy rzut oka nie przestrzega tej zasady, również jest w rezonansie orbitalnym. Dni gwiazdowe trwają tam 58,65 dni ziemskich, a planeta wykonuje rewolucję wokół Słońca w 88 dni. Oznacza to, że dzień Merkurego trwa 2/3 jego roku. Nawiasem mówiąc, z powodu tego efektupoza dość wydłużoną orbitą planety, na firmamencie Merkurego zdarzają się momenty, w których ruch Słońca po niebie nagle się zatrzymuje, a następnie idzie w przeciwnym kierunku.
Porównawcze rozmiary planet ziemskich (od lewej do prawej: Merkury, Wenus, Ziemia, Mars).
Obliczenia pokazują, że najprawdopodobniej wszystkie planety w ekosferze czerwonych karłów zawsze będą skierowane w stronę gwiazdy z jedną półkulą. W najlepszym przypadku możliwy jest rezonans, taki jak rotacja Merkurego. Przez długi czas wierzono, że w takich warunkach jedna półkula będzie rozgrzana do czerwoności pod ciągłymi, bezpośrednimi promieniami luminarza, a druga będzie królestwem wiecznego zimna. Co więcej, po stronie nocnej możliwe będzie nawet zamarznięcie niektórych gazów atmosferycznych. Jednak model atmosfery planet podobnych do Ziemi przechwyconych przez siły pływowe, stworzony przez naukowców z California Institute of Technology w 2010 roku, pokazuje, że nawet przy powolnym obrocie powłoki powietrza ciepło będzie dość skutecznie przenoszone na stronę nocną. W rezultacie temperatura po stronie nocnej nie powinna spaść poniżej 240K (-33Co). A także dość silne wiatry powinny chodzić po takiej planecie. Zgodnie z modelami atmosferycznymi opracowanymi przez Ludmiłę Karone i jej współpracowników z Katolickiego Uniwersytetu w Leuven, efekt superrotacji powinien wystąpić w górnych warstwach atmosfery. Wzdłuż równika takiej planety nieustannie krąży bardzo szybki wiatr, którego prędkość sięga 300 km / hi nawet więcej. Podróże lotnicze w takim świecie byłyby bardzo ryzykowne.
Inna symulacja 3D, przeprowadzona przez zespół naukowców pod kierownictwem Manoji Joshiego, wykazała, że tylko 10% ciśnienia ziemskiej atmosfery wystarcza, aby skutecznie przenosić ciepło na nocną stronę planety. Z tego modelu wynika również, że w punkcie słonecznika planety (rejonie najbliższym gwiazdy) nie będzie wypalonej pustyni, ale gigantyczny cyklon atmosferyczny - wieczny huragan, który nie porusza się, ale stoi w jednym miejscu. Dane te zostały wykorzystane przez National Geographic Channel przy tworzeniu mini-serialu dokumentalnego Aurelia and the Blue Moon, w którym sam Joshi był konsultantem. To prawda, że dla rozwoju życia tylko jedna komfortowa temperatura nie wystarczy. Dalsze badania wykazały, że jeśli egzoplaneta nie ma bardzo dużego zapasu wody, istnieje takie ryzykoże większość z nich przeniesie się na nocną stronę z wiatrem i tam zamarznie. Stopniowo masy lodu będą się cofać z nocnej strony, niemniej jednak istnieje ryzyko, że planeta stanie się suchą pustynią. To, jak szybko wilgoć jest transportowana do iz nocnej strony, zależy od wielu czynników, w tym od konfiguracji kontynentów, składu chemicznego i gęstości atmosfery itd. Jednocześnie wystarczająco głęboki ocean pozostanie pod lodem w stanie ciekłym, co również zapobiegnie jego całkowitemu zamarznięciu. Nawiasem mówiąc, modelowanie samego procesu powstawania planet podobnych do Ziemi w czerwonych karłach po prostu pokazuje znacznie większą zawartość wody w porównaniu z Ziemią. Pojawiają się prace Yanna Aliberta i Williego Benza, opublikowane w Astronomy and Astrophysicsże w niektórych przypadkach zawartość H2O może wynosić do 10% wagowo. Co ciekawe, jeśli planety, wręcz przeciwnie, mają gęstą atmosferę, istnieje możliwość przezwyciężenia przechwytywania pływowego. Moment rotacji gęstej atmosfery zostanie przeniesiony na planetę, dzięki czemu dzień i noc mogą ponownie zacząć się na niej zmieniać. To prawda, że te dni i noce mogą trwać dość długo.
Kadr z filmu „Życie w innych światach” kanału National Geographic. Niebieski księżyc.
Zmienność
Innym, jeszcze poważniejszym problemem jest to, że czerwone karły są często bardzo burzliwymi obiektami. Większość z nich to gwiazdy zmienne, czyli gwiazdy, które zmieniają swoją jasność w wyniku pewnych procesów fizycznych zachodzących wewnątrz lub w ich pobliżu. Na przykład dość często gwiazdy te wykazują zmienność typu BY Dragon. Wahania jasności przy tego typu aktywności są związane z obrotem gwiazdy wokół własnej osi, ponieważ jej powierzchnia pokryta jest dużą liczbą plam słonecznych, podobnych do plam słonecznych. Plamy słoneczne to obszary, w których do fotosfery docierają silne (do kilku tysięcy gausów) pola magnetyczne, które uniemożliwiają przenoszenie ciepła z głębszych warstw. Zatem temperatura w tych plamkach jest niższa niż w otaczającej fotosferze, co sprawia, że wydają się one ciemniejsze w teleskopie z filtrem światła.
Plamy podobne do słońca są również obecne na czerwonych karłach, ale zajmują znacznie większy obszar. W rezultacie w krótkim czasie jasność gwiazdy może zmienić się o 40%, co może mieć negatywny wpływ na hipotetyczne życie.
Ale znacznie bardziej niebezpieczną właściwością czerwonych gwiazd jest ich aktywność rozbłyskowa. Znaczna część czerwonych karłów to gwiazdy zmienne typu UV Ceti. Są to gwiazdy rozbłyskowe, które w momencie wybuchu kilkakrotnie zwiększają swoją jasność w zakresie od radiowego do rentgenowskiego. Same flary mogą trwać od kilku minut do kilku godzin, a przerwa między nimi - od godziny do kilku dni. Naukowcy uważają, że natura tych rozbłysków jest taka sama jak rozbłysków na Słońcu, ale moc jest znacznie wyższa. Oprócz wzrostu jasności we wszystkich zakresach, w momencie błysku emitowane są naładowane cząstki, które przyczyniają się do utraty atmosfery, zwłaszcza lekkich pierwiastków, takich jak wodór. Słynna Proxima Centauri również należy do gwiazd zmiennych typu UV Ceti. Ale co badania naukowe mówią o zdolności do wytrzymania tak wrogiego środowiska?
Proxima Centauri, teleskop Hubble'a.
Według niektórych astrofizyków - na przykład według popularyzatora nauki i astronoma z University of Southern Illinois Pamela Gay - większość czerwonych karłów jest aktywna przez około 1,2 miliarda lat życia, po czym następuje u nich spadek zarówno częstotliwości, jak i intensywności rozbłysków. Teoretycznie, w przypadku częściowego zachowania lub ponownego pojawienia się atmosfery, biosfera mogłaby zacząć się rozwijać po przejściu gwiazdy przez aktywny etap ewolucji. Jednak nie wszyscy naukowcy są zdania co do krótkiego etapu fazy aktywnej. Nikolai Samus, czołowy badacz z Zakładu Gwiazd Niestacjonarnych i Spektroskopii Gwiazd w Instytucie Astronomii Rosyjskiej Akademii Nauk, powiedział Naked Science: „Aktywność rozbłysków jest bardzo powszechna u czerwonych karłów. Powinien zanikać z wiekiemale czerwone karły z bardzo późnych klas i naprawdę niskich jasności „starzeją się” tak długo, że wszystkie z nich faktycznie zaobserwowane można uznać za młode. Ogólnie rzecz biorąc, co najmniej jedna czwarta karłów M to Ja (aktywne karły z potężnymi widmowymi liniami emisyjnymi - wyd.) I prawie wszystkie z nich mają zmienność plam słonecznych lub rozbłysków, lub obie. W późniejszych podklasach M aż do 100% gwiazd jest zmiennych”. Nawiasem mówiąc, wiek tej samej Proximy Centauri wynosi prawie 5 miliardów lat, ale gwiazda pozostaje bardzo aktywna i regularnie wykazuje potężne rozbłyski.lub obie zmienności jednocześnie. W późniejszych podklasach M aż do 100% gwiazd jest zmiennych”. Nawiasem mówiąc, wiek tej samej Proximy Centauri wynosi prawie 5 miliardów lat, ale gwiazda pozostaje bardzo aktywna i regularnie wykazuje potężne rozbłyski.lub obie zmienności jednocześnie. W późniejszych podklasach M aż do 100% gwiazd jest zmiennych”. Nawiasem mówiąc, wiek tej samej Proximy Centauri wynosi prawie 5 miliardów lat, ale gwiazda pozostaje bardzo aktywna i regularnie wykazuje potężne rozbłyski.
Sytuację częściowo ratuje pole magnetyczne planety. Obliczenia pokazują, że nawet powolny obrót planet przechwytywanych przez pływy wystarczy do wytworzenia pola magnetycznego, o ile wewnętrzna część planety pozostaje stopiona. Jednak modelowanie tempa utraty atmosfery, przeprowadzone przez astrofizyka Jorge Zuluagę i jego współpracowników, wykazało, że nawet jeśli planeta ma silne pole magnetyczne, to raczej intensywnie straci swoją atmosferę w wyniku interakcji z materią wyrzuconą podczas rozbłysku. Według tego badania sytuacja jest nieco lepsza w przypadku superziemi o masie 3 lub więcej razy większej od masy Ziemi, ale tam również straty są znaczące. Zgodnie z tym modelem egzoplaneta Gliese 667Cc powinna całkowicie utracić swoją atmosferę, ale Gliese 581d i HD 85512b powinny ją zachować. Ciekawy,że wcześniejsze modele, na przykład badanie Maxima Krodachenko i jego współpracowników, opublikowane w czasopiśmie Astrobiology, przewidywały wręcz przeciwnie, bardzo słabe pola magnetyczne planety, niezdolne do ochrony atmosfery przed potężnymi emisjami materii gwiazdowej.
Planet HD 85512 b widziana przez artystę
Obecnie badania czerwonych karłów komplikuje fakt, że są to raczej słabe gwiazdy, które są trudne do zbadania z dużych odległości. Wciąż pozostaje pytanie, jaka część tych gwiazd pozostaje aktywna przez miliardy lat i od czego to zależy. Proxima Centauri i Gliese 581, a nawet ostatni bohater doniesień prasowych TRAPPIST-1 wykazują aktywność rozbłysków, co oznacza, że atmosfery planet będą naświetlane zarówno światłem ultrafioletowym, jak i strumieniem naładowanych cząstek. Modele w zasadzie pokazują możliwość zachowania atmosfery nawet w tak trudnych warunkach, ale kwestia możliwości istnienia biosfery pozostaje otwarta. Nawiasem mówiąc, już na początku 2017 roku Jorge Zuluaga opublikował artykuł, w którym wykazał, że Proxima Centauri b może mieć potężne pole magnetyczne.
System Gliese 581 oczami artystki.
Biosfera
Ale, powiedzmy, na planecie, pomimo wszystkich trudności, pojawiły się prymitywne formy życia. Na Ziemi fotosynteza jest podstawą energetyczną wszystkich żywych istot, z wyjątkiem bakterii, które żywią się substancjami nieorganicznymi, takimi jak bakterie siarkowe. Większość tlenu atmosferycznego jest produktem ubocznym fotosyntezy. Czy jednak fotosynteza może wykorzystywać światło czerwonego słońca? Istnieje kilka form chlorofilu, które wykorzystują światło z różnych części widma. Są to głównie chlorofile a i b, które różnią się nieznacznie absorbowanymi częstotliwościami. Większość chlorofilu roślin wyższych pochłania niebieską i czerwoną część widma słonecznego, przez co liście wydają się zielone. W zależności od warunków oświetleniowych stosunek między dwoma rodzajami chlorofilu i jego stężenie może się różnić. Na przykład w roślinach kochających cień zawartość chlorofilu może być 5-10 razy wyższa,niż rośliny, które kochają jasne światło. Ciekawe przystosowanie występuje w algach czerwonych, które dzięki dodatkowym pigmentom mogą absorbować światło z prawie całej widzialnej części widma.
W 2014 roku odkryto odporny na cień szczep cyjanobakterii Leptolyngbya JSC-1, żyjący w gorących źródłach. Bakterie te potrafią wykorzystywać światło w bliskiej podczerwieni (700 do 800 nm). Co ciekawe, po wejściu w bardziej oświetlony obszar, sinica jest w stanie odbudować mechanizm fotosyntezy. Zachęcające informacje płyną również z dna oceanu. Inny międzynarodowy zespół biologów odkrył bakterię siarkową GSB1, która zawiera chlorofil, w pobliżu głębinowych źródeł termalnych u wybrzeży Kostaryki. Ponieważ światło słoneczne nie przenika na głębokość 2,4 km, naukowcy postawili hipotezę, że bakterie siarkowe wykorzystują źródło światła podczerwonego emitowane przez gorące otwory hydrotermalne (~ 750 nm). Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences. W ten sposób,hipotetyczne formy życia czerwonego karła nie powinny umierać z głodu.
Kolor liści roślin fotosyntetyzujących wynika z wysokiego stężenia chlorofilu
Co dalej?
Obecnie symulacje komputerowe są prawdopodobnie jedynym sposobem oceny warunków na powierzchni egzoplanety w pobliżu czerwonego karła. Technologia obserwacyjna nie jest jeszcze w stanie określić składu chemicznego, a tym bardziej rozróżnić jakichkolwiek szczegółów na powierzchni. Ale wyniki symulacji zależą od wielu czynników, a czasami obliczenia różnych grup naukowych dają prawie przeciwne wyniki. Nowe teleskopy pomogą w końcu zrozumieć kwestię żywotności czerwonych karłów. W 2020 r. Planowane jest uruchomienie Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Zakłada się, że będzie potrafił prowadzić badania spektroskopowe atmosfer niektórych egzoplanet. Również na pustyni Atacama w Chile trwa już budowa E-ELT (European Extremely Large Telescope), którego średnica zwierciadła głównego wyniesie prawie 40 metrów. Bardziej odległe projekty obejmują wystrzelenie kilku teleskopów kosmicznych zdolnych do pracy w trybie interferometru, przy jednoczesnym uzyskaniu ultraczystej rozdzielczości. Również ostatnio w środowisku naukowym popularność zyskuje jeszcze bardziej ekstrawagancki projekt - obserwacja egzoplanety za pomocą soczewki grawitacyjnej Słońca. Istota tej metody polega na tym, że mały teleskop jest wysyłany na odległość 547 jednostek astronomicznych od Słońca do jego tak zwanego ogniska grawitacyjnego. Soczewkowanie grawitacyjne to proces zaginania promieniowania elektromagnetycznego przez pole grawitacyjne ciężkiego obiektu, tak jak zwykła soczewka zgina wiązkę światła. W rzeczywistości ludzkość otrzyma gigantyczny teleskop ze Słońcem jako obiektywem, za pomocą którego będzie można zobaczyć na przykład relief, zarysy kontynentów i zachmurzenie odległych egzoplanet,planety układu TRAPPIST-1 lub Proxima b. Taki teleskop „grawitacyjny” będzie miał powiększenie 1011 razy, co jest zbliżone do instrumentu naziemnego o średnicy 80 km.
Wiaczesław Awdejew