Stel je voor dat je op een planeet loopt die wordt verlicht door een rode zon. Er zijn hier geen zonsopgangen of zonsondergangen.
Een grote gloeiende vuurbal hangt constant in de lucht. De schaduwen van grote stenen, heuvels en bergen zijn millennia lang niet veranderd. Maar snelle wolken razen langs de lucht en brengen koude, vochtige lucht van het halfrond, waar de eeuwige nacht heerst. Soms zijn windstoten zo sterk dat ze niet alleen een gapende astronaut, maar ook zwaar materieel de lucht in kunnen tillen. Is er op deze wereld een plaats voor levende organismen? Of zijn de planeten in de buurt van de rode sterren levenloze kosmische lichamen met helse hitte overdag en felle kou in de nacht? Dit is niet de eerste keer dat deze vraag in de wetenschappelijke gemeenschap aan de orde is, en daar zijn verschillende redenen voor.
Vind wat je niet kunt zien
Het zoeken naar exoplaneten is een nogal moeilijke wetenschappelijke taak, omdat we de meeste niet rechtstreeks met een telescoop kunnen observeren. Er zijn veel manieren om ze te vinden, maar in nieuwsbulletins worden meestal de radiale snelheidsmethode (Doppler-methode) en de doorvoermethode genoemd. De essentie van de eerste is dat wetenschappers het spectrum van de ster bestuderen en proberen het Doppler-effect te gebruiken om daarin tekenen van de aanwezigheid van een of meer planeten op te merken. Het is een feit dat de planeet tijdens het proces van zijn baanbeweging ook een ster naar zich toe trekt, die hem als het ware dwingt om in de tijd te "wiebelen" met de periode van revolutie. De amplitude van dergelijke wiebelingen hangt af van de massa van de planeet, de afstand tussen de planeet en de ster, evenals de hoek waaronder de waarnemer vanaf de aarde in de baan van de planeet kijkt. Als de exoplaneet massief genoeg is en dicht bij zijn ster draait,en zijn baan is edge-on van het zonnestelsel, de kans om het te vinden zal groot zijn. Met een toename van de straal van de baan of een afname van de massa van een buitenaardse planeet, wordt het echter steeds moeilijker om deze te vinden. Deze methode zal dus veel effectiever zijn bij het vinden van zware planeten in banen dicht bij de ster. Bovendien bepaalt de methode van radiale snelheden slechts de laagst mogelijke waarde van de massa van de planeet, omdat onderzoekers door de verplaatsing van spectraallijnen te bestuderen, niet kunnen achterhalen onder welke hoek een buitenaards sterrenstelsel zichtbaar is. Op deze manier werden de planeten nabij Proxima Centauri en de ster Gliese 581 ontdekt.door de methode van radiale snelheden wordt alleen de laagst mogelijke waarde van de massa van de planeet bepaald, omdat onderzoekers door het bestuderen van de verschuiving van spectraallijnen niet kunnen achterhalen onder welke hoek een buitenaards sterrenstelsel zichtbaar is. Op deze manier werden de planeten nabij Proxima Centauri en de ster Gliese 581 ontdekt.door de methode van radiale snelheden wordt alleen de laagst mogelijke waarde van de massa van de planeet bepaald, aangezien onderzoekers door het bestuderen van de verschuiving van spectraallijnen niet kunnen achterhalen onder welke hoek een buitenaards sterrenstelsel zichtbaar is. Op deze manier werden de planeten nabij Proxima Centauri en de ster Gliese 581 ontdekt.
Om met de tweede methode zoekopdrachten uit te voeren, meten wetenschappers zeer nauwkeurig de helderheid van de ster, in een poging het moment te vinden waarop de exoplaneet tussen hem en de aarde zal passeren. Op dit moment zal de helderheid van de ster iets afnemen en kunnen de onderzoekers conclusies trekken over de parameters van het buitenaardse sterrenstelsel. De methode is ook interessant omdat je in sommige gevallen een idee kunt krijgen van de atmosfeer van de exoplaneet. Het is een feit dat tijdens het transport het licht van een ster door de bovenste lagen van de atmosfeer gaat; daarom kan men bij het analyseren van de spectra proberen om de chemische samenstelling ervan op zijn minst ruw te schatten. Op deze manier ontdekten astronomen bijvoorbeeld sporen van zuurstof en koolstof in de atmosfeer van de planeet HD 209458b, beter bekend als Osiris. Toegegeven, het is iets gemakkelijker om Osiris te verkennen, omdat het een enorme planeet is, iets minder dan Jupiter in massa, maar extreem dicht bij zijn ster. De nadelen van de transitmethode zijn onder meer de lage waarschijnlijkheid dat het vlak van de baan van de planeet direct op de zichtlijn tussen het zonnestelsel en een andere ster ligt. De waarschijnlijkheid wordt geschat als de verhouding tussen de straal van de extrasolaire planeet en de straal van de ster. Bovendien zal deze kans afnemen naarmate de orbitale straal toeneemt en de grootte van de exoplaneet afneemt. De kans om onze aarde te detecteren vanaf aangrenzende sterren door middel van de transitmethode is bijvoorbeeld slechts 0,47%. En zelfs als de banen van de aarde en de zon in een buitenaardse waarnemer op dezelfde gezichtslijn blijken te zijn, is dit helemaal geen garantie voor een nauwkeurige detectie van onze planeet. Voor een betrouwbare bevestiging zou de passage van de aarde over de schijf van de zon meerdere keren moeten worden opgemerkt om de periode van revolutie nauwkeurig te bepalen. Een deel van wat de situatie redt, isdat een groot aantal sterren tegelijk kan worden bekeken door de doorvoermethode. De beroemde Kepler-telescoop observeert bijvoorbeeld continu ongeveer 100.000 sterren. De doorvoermethode zal, net als de radiale snelheidsmethode, gevoeliger zijn voor grote planeten in nauwe banen.
Exoplaneten ontdekt door de transitmethode. Op jaren.
Naast radiale snelheden en transits zijn er natuurlijk verschillende andere methoden die het mogelijk maken om planeten buiten het zonnetje te detecteren. Er is bijvoorbeeld een methode van gravitationele microlensing, astrometrie of directe optische waarnemingen. Deze methoden zijn alleen effectiever voor planeten die zich op relatief grote afstanden van hun sterren bevinden. Tot dusverre zijn al deze zoekmethoden echter verre van zo effectief en het aantal planeten dat met hun hulp is ontdekt, is niet meer dan enkele tientallen.
Promotie video:
Zwaartekrachtlens.
Plotselinge helden
Natuurlijk zouden velen graag een planeet willen vinden die geschikt is voor leven, "de tweede aarde", zoals sommige journalisten het hebben genoemd. We hebben echter maar één bekend voorbeeld van de oorsprong van leven op de planeet - onze eigen aarde. Om de formulering van het probleem te vereenvoudigen, hebben wetenschappers het concept van de zogenaamde "bewoonbare zone" of "Goudlokje zone" geïntroduceerd. Dit is het gebied rond de ster waar de hoeveelheid ontvangen energie voldoende is voor het bestaan van vloeibaar water op het oppervlak. Natuurlijk houdt een dergelijk concept geen rekening met bijvoorbeeld het reflectievermogen van een exoplaneet, de samenstelling van de atmosfeer, de kanteling van de as, enzovoort, maar het stelt ons in staat om de prevalentie van ruimtelichamen die voor ons van belang zijn, globaal te schatten. De naam "Goudlokje zone" wordt geassocieerd met het verhaal van de drie beren (oorspronkelijk - "Goudlokje en de drie beren"), waarin een meisje zich in het huis van drie beren bevindt,probeert zich daar op zijn gemak te voelen: hij proeft pap uit verschillende kommen en ligt op verschillende bedden. En de eerste ster die een planeet vond in de bewoonbare zone was Gliese 581. Twee planeten, Gliese 581 c en d, op de warme en koude grens van de bewoonbare zone, werden ontdekt met de radiale snelheidsmethode op de HARPS-spectrograaf van het La Silla Observatorium in Chili. Bovendien, te oordelen naar de ondergrens van hun mogelijke massa (respectievelijk 5,5 en 7 aardmassa's), kunnen dit heel goed rotsachtige lichamen zijn.te oordelen naar de ondergrens van hun mogelijke massa's (respectievelijk 5,5 en 7 aardemassa's), kunnen dit heel goed rotsachtige lichamen zijn.te oordelen naar de ondergrens van hun mogelijke massa's (respectievelijk 5,5 en 7 aardemassa's), kunnen dit heel goed rotsachtige lichamen zijn.
Later, in 2010, kondigden wetenschappers van de Universiteit van Californië, Santa Cruz en het Carnegie Institution in Washington de ontdekking aan van de planeet Gliese 581 g, die zich midden in de bewoonbare zone bevindt. De planeet kreeg zelfs een onofficiële naam - Zarmina - ter ere van de vrouw van het hoofd van de exoplaneet-zoekgroep Stephen Vogt. De ontdekking schokte het publiek. Het sterrensysteem verscheen nu constant in de nieuwsbulletins van de "gele" kranten en op de pagina's van science fiction. Het was van de planeet Gliese 581 g dat de kwaadaardige aliens arriveerden die de aarde aanvielen in de film "Sea Battle" uit 2012. Andere wetenschappelijke groepen bevestigden de ontdekking van Gliese 581 g echter niet, en verklaarden de resultaten eerder door een fout in de verwerking van waarnemingen en de activiteit van de ster zelf. De ruzies tussen de Vogt-groep en andere "exoplaneten" duurden jarenlang en eindigden niet in zijn voordeel. Zarmina bestond hoogstwaarschijnlijk alleen in de verbeelding van onderzoekers.
Maar nieuwe ontdekkingen lieten niet lang op zich wachten. Met de komst van de Kepler-telescoop regenden de planeten in de bewoonbare zone een voor een neer. Kepler-186f, Kepler-438 b, Kepler-296 e, Kepler-442 b en vele andere exoplaneten zijn ontdekt tijdens de werking van deze ruimtetelescoop. Maar het bleek dat de overgrote meerderheid van hen één ding gemeen heeft: ze draaien allemaal om rode dwergen. Rode dwergen zijn lage massa en koele sterren met oppervlaktetemperaturen rond de 3500K. Dit is niet veel hoger dan de temperatuur van de gloeidraadspoel. Zulke sterren schijnen zwak, maar ze leven lang, omdat ze heel langzaam waterstofreserves verbruiken. Een rode dwerg met een massa die 10 keer kleiner is dan de zon, zal in theorie triljoenen jaren schijnen, wat vele ordes van grootte groter is dan de ouderdom van het heelal. Trouwens,de recent ontdekte planeten Proxima b en TRAPPIST-1 draaien ook in een baan om vergelijkbare donkere sterren. Proxima b is de dichtstbijzijnde exoplaneet voor ons en bevindt zich in de bewoonbare zone. Hoogstwaarschijnlijk is dit een rotsachtig lichaam, wat betekent dat het bestaan van zeeën en oceanen daar niet is uitgesloten als er een atmosfeer is. Het is waar dat de planeet werd ontdekt door de radiale snelheidsmethode, dus we weten nog niet de exacte waarde van zijn massa en dichtheid. Welnu, de TRAPPIST-1-ster heeft meerdere planeten tegelijk, theoretisch kan hij voorwaarden hebben voor het bestaan van vloeibaar water op het oppervlak. In feite betekent zo'n overvloed aan planeten in de levenszone van rode dwergen helemaal niet dat ze daar vaker voorkomen dan bijvoorbeeld in gele sterren. Omdat sterren van late spectraaltypes (koel en rood) soms 10.000 keer minder energie uitstralen dan de zon,de bewoonbare zone ligt veel dichter bij hen. En hier begint een selectie van methoden voor het zoeken naar extrasolaire planeten al te werken. Als de "Goudlokje-zone" dichter bij de ster ligt, is het gemakkelijker om er exoplaneten in te vinden. Bovendien wordt aangenomen dat rode dwergen het meest voorkomende type sterrenpopulatie zijn, en er zijn er ongeveer 70% in onze Melkweg. Het blijkt dat we ze veel vaker zullen openen.
TRAPPIST-1 zoals gezien door de kunstenaar tijdens de doorvoer van twee van de zeven bekende planeten.
Werelden onder de rode zon
Na de eerste publicaties over de ontdekking van planeten bij Gliese 581, ontstond er een geschil over hun mogelijke bewoonbaarheid in de wetenschappelijke gemeenschap. Als er leven zou kunnen ontstaan rond rode sterren, zou dit de prevalentie ervan in het heelal ernstig verhogen. Bovendien zou de biosfeer op planeten onder de rode zon veel langer kunnen bestaan dan de aardse, wat betekent dat er meer kansen zouden zijn om zich te ontwikkelen vóór de opkomst van een intelligente soort. Tenslotte kan zelfs onze ster, die ogenschijnlijk zo'n stabiele ster is, over 1 miljard jaar zo helder worden dat het aardoppervlak in een woestijn verandert. Het leven zal zeker onder de oppervlakte overleven, maar het zal eerder overleven dan zich ontwikkelen. Maar de rode honderdjarige zou zijn biosfeer tientallen, zo niet honderden miljarden jaren kunnen onderhouden. Het is een verleidelijk idee, maar uit onderzoek blijktdat met rode dwergen alles verre van zo eenvoudig is. En om leven te laten ontstaan en zich te ontwikkelen in zo'n sterrenstelsel, zal het veel zeer ernstige problemen moeten overwinnen.
Getijdengreep
Als we naar de maan kijken, zien we altijd hetzelfde patroon van de zeeën: donkere vlekken op het oppervlak van onze satelliet. Dit gebeurt omdat de aarde en zijn satelliet synchroon draaien en de maan één omwenteling maakt om zijn as in dezelfde tijd die nodig is om rond de aarde te gaan. En dit is geen toeval. De rotatie rond de as werd opgeschort door getijdekrachten van onze planeet. En deze foto is heel gebruikelijk in het zonnestelsel. Satellieten van Mars en reuzenplaneten, het Pluto-Charon-systeem - het kan lang duren om kosmische lichamen met synchrone rotatie op te sommen. Zelfs Mercurius, die op het eerste gezicht niet aan dit principe voldoet, bevindt zich ook in orbitale resonantie. Siderische dagen daar duren 58,65 aardse dagen, en de planeet maakt in 88 dagen een omwenteling rond de zon. Dat wil zeggen, de dag van Mercurius duurt 2/3 van zijn jaar. Trouwens, vanwege dit effect,Naast een nogal langgerekte baan van de planeet, zijn er momenten in het firmament van Mercurius waarop de beweging van de zon langs de hemel plotseling stopt en dan in de tegenovergestelde richting gaat.
Vergelijkende maten van de terrestrische planeten (van links naar rechts: Mercurius, Venus, Aarde, Mars).
Uit berekeningen blijkt dat alle planeten in de bewoonbare zone van rode dwergen hoogstwaarschijnlijk altijd met één halfrond naar de ster gericht zijn. In het beste geval is een resonantie zoals de rotatie van Mercurius mogelijk. Lange tijd werd aangenomen dat onder dergelijke omstandigheden het ene halfrond roodgloeiend zou zijn onder constante directe stralen van het licht, en het andere het koninkrijk van eeuwige kou zou zijn. Bovendien zullen aan de nachtzijde zelfs sommige atmosferische gassen kunnen bevriezen. Maar een model van de atmosfeer van aardachtige planeten gevangen door getijdekrachten, gemaakt door wetenschappers van het California Institute of Technology in 2010, laat zien dat zelfs met een langzame rotatie van de luchtomhulling, de warmte vrij efficiënt naar de nachtzijde zal worden overgebracht. Hierdoor mag de temperatuur van de nachtzijde niet onder de 240K (-33Co) komen. En er zouden ook vrij sterke winden op zo'n planeet moeten lopen. Volgens de atmosferische modellen ontwikkeld door Ludmila Karone en haar collega's aan de Katholieke Universiteit Leuven, zou een superrotatie-effect moeten optreden in de bovenste atmosfeer. Een zeer snelle wind circuleert constant langs de evenaar van zo'n planeet, waarvan de snelheid 300 km / u en zelfs hoger bereikt. Vliegreizen in zo'n wereld zouden een zeer risicovolle onderneming zijn.
Een andere 3D-simulatie, uitgevoerd door een team van wetenschappers onder leiding van Manoja Joshi, toonde aan dat slechts 10% van de druk van de atmosfeer van de aarde voldoende is om effectief warmte over te brengen naar de nachtzijde van de planeet. Uit dit model volgt ook dat op het zonnebloempunt van de planeet (het gebied dat het dichtst bij de ster ligt) geen verschroeide woestijn zal zijn, maar een gigantische atmosferische cycloon - een eeuwige orkaan die niet beweegt, maar op één plek staat. Deze gegevens werden door National Geographic Channel gebruikt bij het maken van de documentaire miniserie Aurelia and the Blue Moon, waarin Joshi zelf optrad als adviseur. Toegegeven, voor de ontwikkeling van het leven is slechts één comfortabele temperatuur niet genoeg. Nader onderzoek wees uit dat als de exoplaneet geen al te grote watervoorraad heeft, er een risico bestaatdat het meeste met de wind naar de nachtkant zal bewegen en daar zal bevriezen. Geleidelijk zullen ijsmassa's vanaf de nachtzijde teruggaan, maar desondanks bestaat het risico dat de planeet een droge woestijn wordt. Hoe snel vocht naar de nachtzijde en terug wordt getransporteerd, hangt van veel factoren af, waaronder de configuratie van de continenten, de chemische samenstelling en de dichtheid van de atmosfeer, enzovoort. Tegelijkertijd blijft een voldoende diepe oceaan vloeibaar onder het ijs, wat ook voorkomt dat deze volledig bevriest. Trouwens, het modelleren van het proces van de vorming van aardachtige planeten in rode dwergen laat gewoon een veel hoger watergehalte zien in vergelijking met de aarde. Het werk van Yann Alibert en Willie Benz, gepubliceerd in Astronomy and Astrophysics, toontdat in sommige gevallen het gehalte aan H2O tot 10 gew.% kan bedragen. Interessant is dat als de planeten daarentegen een dichte atmosfeer hebben, er een mogelijkheid is om getijdenvangst te overwinnen. Het moment van rotatie van de dichte atmosfeer zal naar de planeet worden overgebracht, waardoor dag en nacht er weer op kunnen beginnen te veranderen. Toegegeven, deze dagen en nachten kunnen behoorlijk lang duren.
Een still uit de film Life in Other Worlds van National Geographic Channel. Blauwe maan.
Variabiliteit
Een ander, nog ernstiger probleem is dat rode dwergen vaak erg turbulente objecten zijn. De meeste van hen zijn veranderlijke sterren, dat wil zeggen sterren die hun helderheid veranderen als gevolg van een aantal fysieke processen die binnen of nabij hen plaatsvinden. Deze sterren vertonen bijvoorbeeld vrij vaak variabiliteit van het type BY Dragon. Variaties in helderheid bij dit soort activiteit houden verband met de rotatie van de ster om zijn as, omdat het oppervlak bedekt is met een groot aantal vlekken, vergelijkbaar met de zon. Zonnevlekken zijn gebieden waar sterke (tot enkele duizenden gauss) magnetische velden de fotosfeer binnenkomen, die warmteoverdracht uit diepere lagen verhinderen. De temperatuur op de plekken is dus lager dan die van de omringende fotosfeer, waardoor ze donkerder lijken in een telescoop met een lichtfilter.
Zonachtige vlekken zijn ook aanwezig op rode dwergen, maar beslaan een veel groter gebied. Als gevolg hiervan kan de helderheid van de ster in korte tijd met 40% veranderen, wat waarschijnlijk een negatief effect heeft op het hypothetische leven.
Maar een veel gevaarlijkere eigenschap van rode sterren is hun fakkelactiviteit. Een aanzienlijk deel van de rode dwergen zijn variabele sterren van het UV Ceti-type. Dit zijn flare-sterren, die op het moment van een uitbraak hun helderheid verschillende keren vergroten, en in het bereik van radio tot röntgenstraling. De fakkels zelf kunnen van minuten tot enkele uren duren, en het interval ertussen - van een uur tot meerdere dagen. Wetenschappers geloven dat de aard van deze fakkels dezelfde is als die van fakkels op de zon, maar het vermogen is veel hoger. Naast een toename van de helderheid in alle bereiken, worden op het moment van een flits geladen deeltjes uitgezonden, die bijdragen aan het verlies van de atmosfeer, met name lichte elementen zoals waterstof. De bekende Proxima Centauri behoort ook tot de veranderlijke sterren van het UV Ceti-type. Maar wat zegt wetenschappelijk onderzoek over het vermogen om zo'n vijandige omgeving te weerstaan?
Proxima Centauri, Hubble-telescoop.
Volgens sommige astrofysici - bijvoorbeeld volgens de wetenschapspopularis en astronoom van de University of Southern Illinois Pamela Gay - zijn de meeste rode dwergen ongeveer de eerste 1,2 miljard levensjaren actief, waarna ze zowel de frequentie als de intensiteit van fakkels afnemen. Theoretisch zou, in het geval van gedeeltelijk behoud of terugkeer van de atmosfeer, de biosfeer zich kunnen ontwikkelen nadat de ster het actieve stadium van evolutie heeft gepasseerd. Maar niet alle wetenschappers zijn van mening over de korte fase van de actieve fase. Nikolai Samus, een vooraanstaand onderzoeker bij de afdeling Niet-stationaire Sterren en Stellaire Spectroscopie van het Instituut voor Astronomie van de Russische Academie van Wetenschappen, vertelde Naked Science hierover: “Flare-activiteit is heel gebruikelijk bij rode dwergen. Het zou met de jaren moeten vervagenmaar rode dwergen van zeer late klassen en zeer lage lichtsterktes "verouderen" zo lang dat ze allemaal als jong kunnen worden waargenomen. Over het geheel genomen zijn ten minste een kwart van de M-dwergen Me (actieve dwergen met krachtige spectrale emissielijnen - red.), En bijna allemaal hebben ze ofwel zonnevlekken ofwel flare variabiliteit, of beide. In de latere subklassen van M is tot 100% van de sterren variabel”. Trouwens, de leeftijd van diezelfde Proxima Centauri is bijna 5 miljard jaar, maar de ster blijft erg actief en vertoont regelmatig krachtige fakkels.of beide variabiliteit tegelijk. In de latere subklassen van M is tot 100% van de sterren variabel”. Trouwens, de leeftijd van diezelfde Proxima Centauri is bijna 5 miljard jaar, maar de ster blijft erg actief en vertoont regelmatig krachtige fakkels.of beide variabiliteit tegelijk. In de latere subklassen van M is tot 100% van de sterren variabel”. Trouwens, de leeftijd van diezelfde Proxima Centauri is bijna 5 miljard jaar, maar de ster blijft erg actief en vertoont regelmatig krachtige fakkels.
De situatie wordt gedeeltelijk gered door het magnetische veld van de planeet. Berekeningen tonen aan dat zelfs de langzame rotatie van door de getijde gevangen planeten voldoende zal zijn om een magnetisch veld op te wekken, zolang het binnenste deel van de planeet gesmolten blijft. Maar het modelleren van de snelheid van atmosferisch verlies, uitgevoerd door astrofysicus Jorge Zuluaga en zijn collega's, toonde aan dat zelfs als de planeet een krachtig magnetisch veld heeft, deze behoorlijk intensief zijn atmosfeer zal verliezen als gevolg van interactie met materie die tijdens de fakkel wordt uitgestoten. Volgens deze studie is de situatie iets beter in superaarde met een massa van 3 of meer keer de massa van de aarde, maar zelfs daar zijn de verliezen aanzienlijk. Volgens dit model zou de exoplaneet Gliese 667Cc zijn atmosfeer volledig moeten hebben verloren, maar Gliese 581d en HD 85512b hadden hem moeten behouden. Interessant,dat eerdere modellen, bijvoorbeeld de studie van Maxim Krodachenko en zijn collega's, gepubliceerd in het tijdschrift Astrobiology, integendeel zeer zwakke magnetische velden van de planeet voorspelden, die de atmosfeer niet konden beschermen tegen krachtige emissies van stellaire materie.
Planet HD 85512 b zoals gezien door de kunstenaar
Momenteel wordt onderzoek naar rode dwergen bemoeilijkt door het feit dat het nogal zwakke sterren zijn die moeilijk te bestuderen zijn op grote afstanden. De vraag moet nog worden beantwoord welk deel van deze sterren miljarden jaren actief blijft en waarvan het afhangt. Zowel Proxima Centauri als Gliese 581, en zelfs de recente held van de nieuwsberichten TRAPPIST-1 laten flare-activiteit zien, wat betekent dat de atmosfeer van de planeten wordt bestraald met zowel ultraviolet licht als een stroom van geladen deeltjes. De modellen laten in wezen de mogelijkheid zien om de atmosfeer zelfs in dergelijke barre omstandigheden te behouden, maar de vraag naar de mogelijkheid van het bestaan van de biosfeer is nog steeds open. Overigens publiceerde Jorge Zuluaga al begin 2017 een artikel waarin hij de mogelijkheid toonde dat Proxima Centauri b een krachtig magnetisch veld heeft.
Het Gliese 581-systeem zoals gezien door de kunstenaar.
biosfeer
Maar, laten we zeggen, op de planeet zijn ondanks alle moeilijkheden primitieve levensvormen verschenen. Op aarde is fotosynthese de energiebasis van alle levende wezens, behalve bacteriën die zich voeden met anorganische stoffen, zoals zwavelbacteriën. De meeste zuurstof uit de lucht is een bijproduct van fotosynthese. Kan fotosynthese echter het licht van de rode zon gebruiken? Er zijn verschillende vormen van chlorofyl die licht uit verschillende delen van het spectrum gebruiken. Dit zijn voornamelijk chlorofyl a en b, die enigszins verschillen in opgenomen frequenties. Het meeste chlorofyl van hogere planten absorbeert het blauwe en rode deel van het zonnespectrum, waardoor de bladeren groen lijken. Afhankelijk van de lichtomstandigheden kan de verhouding tussen de twee soorten chlorofyl en de concentratie ervan variëren. In schaduwminnende planten kan het chlorofylgehalte bijvoorbeeld 5-10 keer hoger zijn,dan planten die van helder licht houden. Een interessante aanpassing bestaat bij roodalgen, die dankzij extra pigmenten licht kunnen absorberen uit bijna het gehele zichtbare deel van het spectrum.
In 2014 werd een schaduwtolerante stam van cyanobacteriën Leptolyngbya JSC-1, die in warmwaterbronnen leeft, ontdekt. Deze bacteriën zijn in staat om nabij-infrarood licht (700 tot 800 nm) te gebruiken. Interessant is dat wanneer deze cyanobacterie een meer verlicht gebied binnengaat, het fotosynthetische mechanisme opnieuw kan worden opgebouwd. Er komt ook bemoedigende informatie uit de oceaanbodem. Een ander internationaal team van biologen ontdekte de zwavelbacterie GSB1, die chlorofyl bevat, in de buurt van een diepzeethermische bron voor de kust van Costa Rica. Omdat zonlicht niet tot een diepte van 2,4 km doordringt, stelden de onderzoekers de hypothese dat de zwavelbacteriën een infraroodlichtbron gebruiken die wordt uitgezonden door hete hydrothermale ventilatieopeningen (~ 750 nm). De studie is gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences. Op deze manier,hypothetische levensvormen van een rode dwerg mogen niet verhongeren.
De bladkleur van fotosynthetische planten is te wijten aan de hoge concentratie chlorofyl
Wat is het volgende?
Momenteel zijn computersimulaties misschien de enige manier om de omstandigheden op het oppervlak van een exoplaneet nabij een rode dwerg te beoordelen. Observatietechnologie is nog niet in staat om de chemische samenstelling te specificeren, laat staan om details op het oppervlak te onderscheiden. Maar de simulatieresultaten zijn van veel factoren afhankelijk, en soms geven de berekeningen van verschillende wetenschappelijke groepen bijna tegengestelde resultaten. Nieuwe telescopen zullen helpen om eindelijk de kwestie van de levensvatbaarheid van rode dwergen te begrijpen. In 2020 is de lancering van de James Webb Space Telescope gepland. Aangenomen wordt dat hij in staat zal zijn spectroscopische studies uit te voeren naar de atmosferen van sommige exoplaneten. Ook in de Atacama-woestijn in Chili is de bouw van de E-ELT (European Extremely Large Telescope) al aan de gang, waarvan de diameter van de hoofdspiegel bijna 40 meter zal zijn. Projecten op grotere afstand omvatten de lancering van verschillende ruimtetelescopen die in de interferometermodus kunnen werken, terwijl ze een ultraheldere resolutie verkrijgen. Recentelijk wint ook een nog extravaganter project aan populariteit in de wetenschappelijke gemeenschap: het observeren van een exoplaneet met behulp van een zwaartekrachtlens van de zon. De essentie van de methode is dat een kleine telescoop op een afstand van 547 astronomische eenheden van de zon naar zijn zogenaamde zwaartekrachtfocus wordt gestuurd. Gravitatielenzen is het proces waarbij elektromagnetische straling wordt afgebogen door het zwaartekrachtveld van een zwaar object, net zoals een conventionele lens een lichtbundel buigt. In feite zal de mensheid een gigantische telescoop ontvangen met de zon als doel, met behulp waarvan het mogelijk zal zijn om bijvoorbeeld het reliëf, de contouren van de continenten en de bewolking van verre exoplaneten te zien.planeten van het TRAPPIST-1-systeem of Proxima b. Zo'n "zwaartekracht" -telescoop heeft een vergroting van 1011 keer, vergelijkbaar met een instrument op de grond met een diameter van 80 km.
Vyacheslav Avdeev