Al duizenden jaren is de mensheid nieuwsgierig naar de sterren aan onze nachtelijke hemel. Planeten, sterren … misschien zelfs met intelligent leven zijn overal om ons heen. En pas in de afgelopen 25 jaar hebben we de kans gekregen om het antwoord op deze vraag zeker te weten, toen we met eigen ogen de eerste wereld buiten ons zonnestelsel zagen. Toen telescopen zich ontwikkelden, gaf menselijk vernuft ons nieuwe methoden om het universum te bestuderen - waarvan de bekendste de waarneming van het zwakke wiebelen van een ster is, en later de methode van planetaire doorvoer. Het aantal ontdekte exoplaneten groeit met grote sprongen.
De eerste planeten leken het gemakkelijkst te vinden - enorme reuzen te dicht bij hun moedersterren. Ze werden gevolgd door minder massieve en verder weg gelegen sterren. Tot op heden heeft de Kepler-telescoop al duizenden vaste werelden ontdekt, waarvan er 21 vergelijkbaar zijn met de aarde en bewoond kunnen worden.
Het idee dat de aarde zeldzaam en uniek was - een solide planeet met de ingrediënten voor leven, op de juiste afstand van de zon om vloeibaar water te laten bestaan - heeft de afgelopen twee decennia snel aan steun verloren. En het hoogtepunt van dit proces vond vrij recent plaats, op 24 augustus 2016, toen wetenschappers van de European Southern Observatory de ontdekking aankondigden van een solide planeet met een massa van 1,3 aardes, die in een baan om de dichtstbijzijnde ster draait: Alpha Centauri. Deze wereld draait in 11 dagen om de moederster, maar de ster zelf heeft slechts 12% van de massa van de zon en schijnt slechts 0,17% van de helderheid van de zon. Ja, de rode dwerg en de rotsachtige planeet zijn samengekomen en hebben deze wereld mogelijk bewoonbaar gemaakt. Maar het grappigste is niet dat een aanzienlijk percentage van de sterren aardse planeten in de buurt heeft, maar datdat bijna iedereen ze heeft. Kan zijn.
Alleen uit de baanparameters die we hebben gemeten, en de bekende natuurkundige wetten, hebben we een enorme hoeveelheid kennis gehaald. Deze planeet is vrijwel zeker netjes opgesloten in zijn ster, dat wil zeggen dat hij altijd met één halfrond naar de ster gericht is, zoals de maan, die nooit met zijn "donkere kant" naar de aarde draait. De ster zelf is actief en spuwt vaak fakkels uit. Voor de naar de zon gerichte kant van de planeet betekent dit een ramp, maar niet voor de donkere kant. En de "seizoenen" worden bepaald door de ellipticiteit van de baan, niet door de kanteling van de as. Maar dit is heel weinig informatie die we hebben weten te bemachtigen, en als we meer over de planeet willen weten, zullen we onze technologieën moeten verbeteren.
We moeten bijvoorbeeld uitzoeken of er zuurstof in de atmosfeer van de planeet zit. Of waterdamp. Of koolstofrijke kenmerken zoals methaan en kooldioxide. Hoe zit het met wolken? Zijn ze dun of dik of helemaal niet? Waar zijn ze van gemaakt? Zijn ze donker of reflecteren ze licht? Kan de atmosfeer warmte overdragen aan de donkere kant van de planeet, of is de nachtkant voor altijd bevroren?
Als we onze resolutie kunnen verbeteren en spectroscopie kunnen uitvoeren op een planeet met directe beeldvorming, kunnen deze vragen worden beantwoord zonder zelfs onze eigen planeet te verlaten. Hiervoor is een extreem grote telescoop op de grond of een netwerk van telescopen nodig. De 30-meter telescopen die momenteel in aanbouw zijn, zijn een grote stap in die richting, maar om de planeten bij rode dwergen te bereiken is nog meer nodig: enorme telescopen met een diameter van 100 of zelfs 200 meter zijn nodig.
De samenstelling van het aardoppervlak is een heel andere zaak. Als de wolken transparant zijn en de baan elliptisch is, moet er een "seizoensgebonden" verschil zijn tussen zomer (wanneer de wereld het dichtst bij de ster is) en winter (wanneer deze het verst is) tijdens Proxima's 11-daagse jaar b. Omdat de wereld vergrendeld is en niet draait (zoals de meeste potentieel bewoonbare aardse planeten in de buurt van rode dwergen), zullen er drie klimaatzones zijn: verzengend en gebakken langs het naar de sterren gerichte halfrond; bevroren, ijs langs het buitenste halfrond en gematigde zone in het midden. De planeet kan continenten en oceanen hebben, evenals een gigantische ijskap aan de nachtzijde. Of er kan warmteoverdracht zijn van de atmosferische planeet en effectieve reflectiviteit, dan zal de hele planeet dezelfde temperatuur hebben. Een voorbeeld van deze ontwikkeling van gebeurtenissen is Venus.
Promotie video:
Als we het licht dat door de planeet wordt uitgezonden - zowel zichtbaar als infrarood - op verschillende tijdstippen in de baan van de ster rechtstreeks kunnen waarnemen, kunnen we antwoord krijgen op alle bovenstaande vragen. Hierin zouden we worden geholpen door gigantische telescopen met een hoog lichtverzamelingsvermogen en het vermogen om te worden gefixeerd in het licht van een ster, bij voorkeur vanuit de ruimte. De voorgestelde LUVOIR-ruimtetelescoop met bijbehorende paraplu kan dit aan. Volgens het plan is het een telescoop van 12 meter (25 keer sneller dan de Hubble-telescoop), uitgerust met een coronagraaf. Iets verder weg zal een paraplu vliegen, die het licht van de ster blokkeert en het licht van de planeet binnenlaat. Hoewel LUVOIR pas in de jaren 2030 klaar zal zijn, zou de paraplu in de komende vijf jaar kunnen worden gebouwd, waardoor we Proxima b kunnen visualiseren met de methoden die we al hebben.
Wat voor soort straling zendt de planeet uit? Wat zou er, naast signalen van gereflecteerde zonnestraling, kosmische straling en de eigen infraroodwarmte van de planeet, nog meer kunnen zijn? Bijvoorbeeld kunstmatige signalen op radio of andere elektromagnetische golflengten? Als deze signalen door intelligent leven worden verzonden, is het tijd om het te gaan zoeken. Dit is de uitdaging voor SETI, die al serieus geïnteresseerd is in de planeet. We moeten er ook serieus over nadenken, want in de afgelopen 20 jaar is onze radio-uitzending naar de ruimte afgenomen, maar elektromagnetische signalen blijven bestaan. Het is mogelijk dat het bestaan van kunstmatige signalen ons ertoe zal aanzetten om aan de nachtkant van de planeet kunstmatige verlichting te zoeken.
Omdat onze meest gekoesterde droom is om tekenen van leven te vinden, bij voorkeur intelligent. Biosignaturen kunnen verschillende vormen aannemen: damp van stikstof, zuurstof en water in de atmosfeer; bewijs van geotransformatie of kunstmatige verlichting aan de nachtzijde van de planeet. Dit alles is te zien vanuit de ruimte. Hoewel we deze handtekeningen indirect kunnen onderzoeken via atmosferische, oppervlakte- en uitgestraalde signalen, is de beste manier om de planeet te bestuderen, door er zelf naartoe te reizen. 4,24 lichtjaar lijkt misschien niet zo ver weg, maar een Voyager 1-ruimtevaartuig dat met een lichtsnelheid van 0,006% reist, zal Proxima b in vele duizenden jaren bereiken.
Maar met andere methoden, met behulp van moderne technologie, zouden we daar sneller kunnen komen. Het Breakthrough Starshot-project stelt het gebruik van ruimtegebaseerde lasers voor om een ruimtevaartuig met een zeil te versnellen. Ze zouden het kunnen versnellen tot 20% van de lichtsnelheid, en de hele reis zou ongeveer 21 jaar duren. Een nieuwe brandstofbron, bijvoorbeeld met antimaterie, zoals in sciencefictionverhalen, zou op een dag heel goed werkelijkheid kunnen worden. Als je onderweg accelereert met constante acceleratie, zou je binnen 12 jaar een ster kunnen bereiken.
Met andere woorden, rekening houdend met de voorspelde technologische vooruitgang en als we de wetten van de fysica niet overtreden, zouden we in de komende dertig of veertig jaar een onbemand ruimtevaartuig naar de dichtstbijzijnde aardachtige planeet kunnen sturen, en mogelijk robots of mensen. Het is tijd om te gaan, en als deze ontdekking ons niet op zoek laat gaan naar een tweede aarde, dan zal niets ons dwingen.
ILYA KHEL