معمای زیست‌پذیری پروکسیما قنطورس بی در سایه شراره‌های کوتوله سرخ

کشف پروکسیما قنطورس بی در سال 2016، نخستین بار امید پیدایش حیات در همسایگی نزدیک منظومه شمسی را زنده کرد. این سیاره که به گرد کوچک‌ترین ستاره سامانه آلفا قنطورس می‌چرخد، با فاصله‌ای کمتر از 4.2 سال نوری از زمین، به نزدیک‌ترین سیاره فراخورشیدی بالقوه زمین‌مانند تبدیل شد. اخترشناسان این سیاره را نه با تصویربرداری مستقیم، بلکه با رصد کشش گرانشی بسیار اندکی که بر ستاره میزبان وارد می‌کند، شناسایی کردند؛ کششی که باعث نوسان پروکسیما قنطورس در راستای خط دید زمین می‌شود.

قرار گرفتن این سیاره در منطقه زیست‌پذیر ستاره‌اش، جایی که امکان تجمع آب مایع بر سطح یک جهان سنگی وجود دارد، این کشف را به یکی از پرالتهاب‌ترین رویدادهای اخترشناسی تبدیل کرد. پروکسیما بی با جرمی 1.27 برابر زمین و دوره مداری تنها 11.2 روز، ایده‌آل‌ترین هدف برای بررسی مستقیم به نظر می‌رسید. نور دریافتی از این سامانه تنها چند سال قدمت دارد و در مقایسه با اهداف دوردست‌تر، سیگنال‌های قوی‌تر و داده‌های دقیق‌تری را برای رصد فراهم می‌کند.

اما در پس این امید کیهانی، حقیقتی تلخ نهفته است. همان ستاره‌ای که گرمای لازم برای حفظ آب مایع را فراهم می‌کند، می‌تواند به بزرگ‌ترین دشمن حیات در این سیاره تبدیل شود.

ستاره میزبان؛ کوتوله‌ای سرخ با خلق‌وخویی خشن

پروکسیما قنطورس یک کوتوله سرخ است؛ ستاره‌ای بسیار کوچک‌تر و سردتر از خورشید که تنها 12 درصد جرم و کمتر از 2 درصد درخشندگی خورشید را داراست. تاریکی این ستاره باعث می‌شود منطقه زیست‌پذیر آن در فاصله بسیار نزدیکی، حدود 0.048 واحد نجومی، قرار گیرد. این بدان معناست که پروکسیما بی تقریباً 20 برابر نزدیک‌تر از فاصله زمین تا خورشید، به دور ستاره خود می‌چرخد.

با وجود اندازه کوچک، پروکسیما قنطورس از نظر فعالیت مغناطیسی به شدت پویاست و شراره‌های ستاره‌ای قدرتمندی تولید می‌کند. نزدیکی بی‌نظیر سیاره به این کوتوله خشمگین، آن را در معرض تابش‌های شدید و بمباران ذرات باردار قرار می‌دهد که هیچ شباهتی با شرایط زمین ندارد.

شراره‌های ستاره‌ای؛ شمشیری دولبه در تکامل سیارات

کوتوله‌های سرخ به دلیل فوران‌های مکرر انرژی شهرت دارند. شراره‌های آن‌ها می‌توانند تا 10000 برابر بیشتر از شراره‌های خورشیدی رخ دهند و به اَبَرشراره تبدیل شوند؛ رویدادهایی که به‌اندازه کل انرژی گسیلی خورشید در یک سال کامل، در لحظه‌ای کوتاه آزاد می‌شوند.

برنامه‌های رصدی دقیق، ابعاد این خشم ستاره‌ای را به ارقام نشان داده‌اند:

• در یک بازه رصدی 50 روزه، 72 رویداد شراره‌ای ثبت شد که به‌طور میانگین روزی 1.49 شراره را رقم زد.
• انرژی آزاد شده از این شراره‌ها بین 10³⁰ تا 10³³ ارگ متغیر بود.
• قدرتمندترین اَبَرشراره‌ها تقریباً 3 بار در سال اتفاق می‌افتند و گاهی سیاره را در بازه‌های چندساعته با پرتوهای ایکس و تابش فرابنفش شدید بمباران می‌کنند.

این فعالیت‌های شدید در تکامل سیارات دو نقش کاملاً متضاد ایفا می‌کنند. از یک سو، بادهای ستاره‌ای و شراره‌های مداوم جو سیاره را فرسایش داده و به‌مرور زمان هوا و آب آن را می‌زدایند. از سوی دیگر، برخی پژوهشگران معتقدند این رویدادهای پرانرژی می‌توانند همچون کاتالیزوری برای پیدایش حیات عمل کرده و واکنش‌های شیمیایی پیشازیستی را که سازنده اجزای بنیادی حیات هستند، تسریع کنند. توازن میان این نیروهای ویرانگر و پتانسیل‌های سودمند، به یکی از بحث‌برانگیزترین پرسش‌های سیارات فراخورشیدی تبدیل شده است.

فرسایش جوی و هشدار ناسا

از آنجا که تاکنون هیچ عبوری از پروکسیما بی از مقابل ستاره میزبانش مشاهده نشده است، اخترشناسان نمی‌توانند از روش گذر برای تحلیل مستقیم جو سیاره بهره ببرند. در چنین شرایطی، مدل‌های رایانه‌ای به ابزار اصلی تحقیق تبدیل شده‌اند و خروجی برجسته‌ترین این مدل‌ها هشداردهنده است.

پژوهشی که ناسا در 24 ژوئیه 2017 در The Astrophysical Journal Letters منتشر کرد، پرسشی به‌ظاهر ساده را مطرح ساخت: اگر زمین به جای پروکسیما بی در چنین فاصله‌ای به دور پروکسیما قنطورس می‌چرخید، چه بر سر آن می‌آمد؟ تیم پژوهشی به سرپرستی کاترین گارسیا-سیج از مرکز پروازهای فضایی گادارد ناسا، جو، میدان مغناطیسی و گرانش زمین را به‌عنوان الگو در نظر گرفت و آن‌ها را با اندازه‌گیری‌های تابشی رصدخانه‌های فضایی تطبیق داد.

نتایج این شبیه‌سازی نشان می‌دهد که میدان مغناطیسی زمین، با وجود قدرت بالا، نمی‌تواند در برابر بمباران بی‌وقفه ذرات باردار پروکسیما قنطورس مقاومت کند. جو سیاره در سناریوی شبیه‌سازی شده به سرعت تحلیل رفته و اکسیژن و هیدروژن آن به فضا می‌گریزد. این روند فرسایش جوی، نشان می‌دهد که احتمال حفظ آب مایع و اتمسفر مناسب برای حیات، حتی در منطقه زیست‌پذیر، به شدت کاهش می‌یابد.

با وجود این چالش‌های مهیب، پروکسیما قنطورس بی همچنان کانون توجه تلسکوپ‌های پیشرفته زمینی و فضایی است. نسل جدید رصدخانه‌ها و تلسکوپ‌های در حال ساخت، شاید بتوانند داده‌های دقیق‌تری از ترکیب جوی این سیاره و پتانسیل واقعی آن برای میزبانی از حیات ارائه دهند و پرده از راز این همسایه کیهانی ما بردارند.