ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่รู้จักกันในชื่อ Proxima b ได้ครอบครองสถานที่พิเศษในใจของประชาชนนับตั้งแต่มีการประกาศการมีอยู่ของมันในเดือนสิงหาคม 2559 ในฐานะดาวเคราะห์นอกระบบที่ใกล้เคียงที่สุดในระบบสุริยะของเรา อนาคตที่ไม่ไกลเกินไป และคำถามที่ยั่วเย้ายิ่งขึ้นเกี่ยวกับความเป็นไปได้
แม้จะมีการศึกษาจำนวนมากที่พยายามระบุว่าดาวเคราะห์นั้นเหมาะสมกับชีวิตอย่างที่เรารู้หรือไม่ โชคดีที่ทีมฟิสิกส์ดาราศาสตร์จาก University of Exeter ด้วยความช่วยเหลือของผู้เชี่ยวชาญอุตุนิยมวิทยาจากสำนักงาน Met ของสหราชอาณาจักรได้ดำเนินการขั้นแรกอย่างไม่แน่นอนเพื่อกำหนดว่า Proxima b มีสภาพอากาศเอื้ออำนวยหรือไม่
ตามการศึกษาของพวกเขาซึ่งปรากฏตัวเมื่อเร็ว ๆ นี้ในวารสาร ดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ทีมดำเนินการจำลองสถานการณ์โดยใช้ Met Office Unified Model (UM) อันทันสมัย แบบจำลองเชิงตัวเลขนี้ใช้มานานหลายทศวรรษเพื่อศึกษาชั้นบรรยากาศของโลกด้วยแอพพลิเคชั่นมากมายตั้งแต่การพยากรณ์อากาศไปจนถึงผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
ด้วยโมเดลนี้ทีมได้จำลองสภาพภูมิอากาศของ Proxima b ว่าเป็นอย่างไรหากมีองค์ประกอบบรรยากาศคล้ายกับโลก พวกเขายังทำการจำลองเกี่ยวกับสิ่งที่โลกจะเป็นเช่นนั้นถ้ามีบรรยากาศที่ง่ายกว่ามาก - หนึ่งประกอบด้วยไนโตรเจนที่มีคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณน้อย สุดท้าย แต่ไม่ท้ายสุดพวกเขาได้ตั้งค่าเผื่อการแปรผันในวงโคจรของดาวเคราะห์
ตัวอย่างเช่นเมื่อระยะทางจากดาวเคราะห์ถึงดวงอาทิตย์ - 0.05 ออสเตรเลีย (7.5 ล้านกม.; 4.66 ล้านไมล์) - มีคำถามเกี่ยวกับลักษณะการโคจรของดาวเคราะห์ ในอีกด้านหนึ่งมันอาจถูกล็อคไว้เป็นทางด้านที่ใบหน้าหนึ่งหันเข้าหา Proxima Centauri ตลอดเวลา อีกด้านหนึ่งดาวเคราะห์อาจอยู่ในระนาบเรโซแนนซ์แบบ 3: 2 กับดวงอาทิตย์ซึ่งมันหมุนรอบแกนของมันสามครั้งสำหรับทุก ๆ สองวงโคจร (คล้ายกับดาวพุธประสบกับดวงอาทิตย์ของเรา)
ไม่ว่าในกรณีใดสิ่งนี้จะส่งผลให้ด้านหนึ่งของดาวเคราะห์ถูกสัมผัสกับรังสีค่อนข้างน้อย ด้วยลักษณะของดาวแคระแดงประเภท M ซึ่งมีความแปรปรวนสูงและไม่เสถียรเมื่อเปรียบเทียบกับดาวประเภทอื่น ๆ ด้านที่หันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์จะถูกฉายรังสีเป็นระยะ นอกจากนี้ในสถานการณ์วงโคจรทั้งสองดาวเคราะห์จะมีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างมีนัยสำคัญซึ่งจะทำให้น้ำของเหลวมีอยู่ได้ยาก
ยกตัวอย่างเช่นบนดาวเคราะห์ที่ถูกล็อคไว้เป็นไทด์ก๊าซในชั้นบรรยากาศหลักที่อยู่ทางด้านกลางคืนนั้นน่าจะแข็งซึ่งจะทำให้พื้นที่ในเวลากลางวันถูกแสงแดดและแห้ง และบนดาวเคราะห์ที่มีเรโซแนนซ์แบบวงโคจร 3: 2 วันสุริยเดียวน่าจะอยู่ได้นานมาก (วันสุริยุปราคาบนดาวพุธมีอายุยาวนานถึง 176 วันโลก) ทำให้ด้านหนึ่งร้อนและแห้งอีกด้านหนึ่งเย็นเกินไป และแห้ง
เมื่อพิจารณาทั้งหมดนี้การจำลองของทีมอนุญาตให้มีการเปรียบเทียบที่สำคัญกับการศึกษาก่อนหน้านี้ แต่ยังอนุญาตให้ทีมไปถึงเกินกว่าพวกเขา ในฐานะที่เป็นดร. เอียนบุลล์เพื่อนมหาวิทยาลัยกิตติมศักดิ์ที่มหาวิทยาลัยเอ็กเซเตอร์และนักเขียนนำบทความได้อธิบายไว้ในการแถลงข่าวของมหาวิทยาลัย:
“ ทีมวิจัยของเราพิจารณาสถานการณ์ที่แตกต่างกันหลายอย่างสำหรับการตั้งค่าวงโคจรที่น่าจะเป็นของดาวเคราะห์โดยใช้ชุดเครื่องมือจำลอง เช่นเดียวกับการตรวจสอบว่าสภาพอากาศจะเป็นอย่างไรถ้าโลกนั้น 'ถูกล็อคไว้เป็น tidally' (ซึ่งวันหนึ่งมีความยาวเท่ากับหนึ่งปี) เรายังดูว่าวงโคจรคล้ายกับดาวพุธซึ่งหมุนรอบแกนของมันสามครั้งสำหรับ ทุก ๆ สองวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ (เสียงสะท้อน 3: 2) จะส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม”
ในท้ายที่สุดผลลัพธ์ก็ค่อนข้างดีเนื่องจากทีมพบว่า Proxima b จะมีสภาพอากาศที่เสถียรอย่างน่าทึ่งทั้งในบรรยากาศและในวงโคจรทั้งสองแบบ โดยพื้นฐานแล้วการจำลองซอฟต์แวร์ UM แสดงให้เห็นว่าเมื่อทั้งบรรยากาศและทั้งการกำหนดค่าการสะท้อนเรโซแนนซ์ 3: 2 จะถูกนำมาใช้ก็จะยังคงมีพื้นที่บนโลกที่มีน้ำอยู่ในรูปของเหลว
โดยธรรมชาติตัวอย่างเสียงสะท้อน 3: 2 ทำให้พื้นที่ส่วนใหญ่ของโลกตกลงมาในช่วงอุณหภูมินี้ พวกเขายังพบว่าวงโคจรที่ผิดปกติซึ่งระยะทางระหว่างดาวเคราะห์กับ Proxima Centauri แปรเปลี่ยนไปในระดับที่สำคัญตลอดระยะเวลาการโคจรเดียวจะนำไปสู่การเพิ่มความสามารถในการเอื้ออาศัยได้
ในฐานะดร. เจมส์มารยาทสมาชิกกิตติมศักดิ์จากมหาวิทยาลัยอีกคนหนึ่งและหนึ่งในผู้เขียนร่วมกล่าวว่า:
“ หนึ่งในคุณสมบัติหลักที่ทำให้ดาวเคราะห์นี้แตกต่างจากโลกคือแสงจากดาวฤกษ์ส่วนใหญ่อยู่ใกล้กับอินฟาเรด ความถี่ของแสงเหล่านี้มีปฏิกิริยาต่อกันอย่างรุนแรงยิ่งขึ้นกับไอน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศซึ่งส่งผลต่อสภาพอากาศที่ปรากฎในแบบจำลองของเรา "
แน่นอนว่าต้องมีการทำงานมากขึ้นก่อนที่เราจะสามารถเข้าใจได้อย่างแท้จริงว่าโลกนี้มีความสามารถในการสนับสนุนชีวิตที่เรารู้หรือไม่ นอกเหนือจากการให้ความหวังแก่ผู้ที่ต้องการเห็นอาณานิคมในสักวันหนึ่งการศึกษาถึงเงื่อนไขของ Proxima b ก็มีความสำคัญอย่างยิ่งในการพิจารณาว่าชีวิตชนพื้นเมืองนั้นมีอยู่หรือไม่
แต่ในขณะเดียวกันการศึกษาเช่นนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อมันมาถึงการคาดการณ์สิ่งที่ชนิดของสภาพแวดล้อมที่เราอาจพบบนดาวเคราะห์ที่ห่างไกล ดร. นาธานเมย์นผู้นำทางวิทยาศาสตร์ในการสร้างแบบจำลองดาวเคราะห์นอกระบบที่มหาวิทยาลัยเอ็กเซเตอร์และผู้เขียนร่วมในรายงานระบุว่าการศึกษาสภาพภูมิอากาศแบบนี้อาจมีแอปพลิเคชันสำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่บ้าน
“ ด้วยโครงการที่เรามีที่เอ็กซีเตอร์เราพยายามไม่เพียง แต่เข้าใจความหลากหลายของดาวเคราะห์นอกระบบที่ถูกค้นพบ แต่ยังใช้ประโยชน์จากสิ่งนี้เพื่อปรับปรุงความเข้าใจของเราว่าสภาพภูมิอากาศของเรามีอยู่จริงและจะพัฒนาอย่างไร” เขากล่าว ยิ่งไปกว่านั้นมันยังช่วยแสดงให้เห็นว่าสภาวะบนโลกนี้สามารถใช้ในการทำนายสิ่งที่อาจมีอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีแสงอาทิตย์มากเป็นพิเศษ
แม้ว่ามันอาจฟังดูเป็นจุดศูนย์กลางของโลก แต่ก็มีเหตุผลอย่างสมบูรณ์ที่จะสมมติว่าดาวเคราะห์ในระบบดาวอื่นอยู่ภายใต้กระบวนการและกลไกที่คล้ายคลึงกับสิ่งที่เราเห็นบนดาวเคราะห์สุริยะ และนี่คือสิ่งที่เราถูกบังคับให้ทำอย่างสม่ำเสมอเมื่อต้องค้นหาดาวเคราะห์และชีวิตที่อยู่อาศัยได้นอกเหนือจากระบบสุริยะของเรา เราจะถูกบังคับให้วัดสิ่งที่เราไม่ทราบจนกว่าเราจะไปที่นั่นได้โดยตรง
