Astronomie

Un champ magnétique semblable à la Terre pourrait-il protéger la vie sur l'exoplanète Proxima Centauri b ?

Un champ magnétique semblable à la Terre pourrait-il protéger la vie sur l'exoplanète Proxima Centauri b ?

J'ai jeté un coup d'œil à la page de Wikipédia pour Proxima Centauri b, l'exoplanète qui orbite autour de Proxima Centauri, où l'on dit qu'elle devrait recevoir 2000 fois la pression du vent stellaire que sur Terre.

Cela ne dit rien sur Proxima b ayant un champ magnétique, mais j'ai trouvé cet article où un champ magnétique pour la planète est prédit :

Dans nos simulations, la plupart des analogues de Proxima b développent des dynamos intrinsèques qui durent 4 Gyr (l'âge estimé de l'étoile hôte). Si elle est vivante, la dynamo de Proxima b a un moment dipolaire . Ces résultats ne sont pas limités à Proxima b mais ils s'appliquent également aux planètes semblables à la Terre ayant des propriétés observées similaires.

Ma question est de savoir si un champ magnétique semblable à la Terre, si Proxima b en possède un, pourrait protéger la vie comme il le fait sur Terre, ou, à l'inverse, l'habitabilité ne pourrait-elle pas être possible en raison du vent stellaire.


Jorge I.Zuluaga, Sebastian Bustamante (2018) : "Propriétés magnétiques des analogues de Proxima Centauri b". Sciences planétaires et spatiales. Volume 152, mars 2018, pages 55-67


Selon Garcia-Sage et al. (2017) "Sur la protection magnétique de l'atmosphère de Proxima Centauri b", qui supposent que Proxima b a une intensité de champ magnétique identique à la Terre, la situation ne semble pas prometteuse :

Avec un O+ et H+ évadez-vous à 1600 km d'altitude de 4,2×109 cm−2 s−1 comme trouvé pour les densités thermosphériques de 3×T, le taux de perte de masse total est de 4,3×105 g s−1 sur l'hémisphère diurne. En utilisant une masse atmosphérique totale de 5×1018 kg (Trenberth & Smith 2005) entraîne une perte de toute la masse de l'atmosphère sur 365 millions d'années.

(T est la température de la thermosphère de la Terre)

Ils poursuivent en notant que Proxima aurait eu des émissions EUV et de rayons X plus élevées dans le passé, ce qui aurait aggravé les choses. Le dégazage continu de substances volatiles pourrait être possible pour créer des conditions habitables, mais la situation qui en résulterait serait très différente de celle de la Terre.


Des super-éruptions de niveau d'extinction pourraient faire exploser l'exoplanète la plus proche de la Terre, Proxima b

La découverte récente d'une planète autour de l'étoile la plus proche du soleil de la Terre a suscité l'espoir que la vie pourrait exister autour du voisin le plus proche du soleil, mais les chercheurs découvrent maintenant que ce monde pourrait fréquemment connaître des "super-éruptions" de niveau d'extinction de son étoile.

En août, des scientifiques ont révélé l'existence d'un monde extraterrestre autour de Proxima Centauri, une étoile naine rouge plus de 600 fois plus sombre que le soleil qui se trouve à seulement 4,2 années-lumière du système solaire de la Terre. Cette exoplanète, connue sous le nom de Proxima b, pourrait être rocheuse et de la taille de la Terre. Il se trouve également dans la "zone habitable" de son étoile, la zone autour de l'étoile suffisamment chaude pour que la planète puisse potentiellement héberger de l'eau liquide à sa surface. Puisqu'il y a de la vie pratiquement partout où il y a de l'eau sur Terre, être positionné dans la zone habitable augmenterait les chances que Proxima b abrite la vie telle qu'elle est connue sur Terre.

Cependant, la vie a probablement besoin de plus que de la chaleur et de l'eau pour survivre. Des recherches antérieures ont montré que de nombreuses exoplanètes sont soumises à des surtensions de leurs étoiles hôtes, qui peuvent être jusqu'à des milliers de fois plus puissantes que celles vues si loin du soleil. Ces éruptions massives pourraient éliminer la vie des planètes, en particulier celles proches de leurs étoiles, comme Proxima b, qui orbite autour de Proxima Centauri à une distance d'un dixième de celle entre Mercure et le soleil. [Proxima b : découverte de la planète la plus proche de la Terre en images]

Pour savoir quels effets les éruptions pourraient avoir sur les exoplanètes, l'auteur de l'étude Dimitra Atri, chercheur au Blue Marble Space Institute of Science de Seattle, a réalisé des simulations informatiques modélisant les interactions des atmosphères planétaires avec les protons libérés lors des éruptions. Ces simulations comprenaient un large éventail d'intensités d'éclats, d'épaisseurs atmosphériques planétaires, de distances orbitales des étoiles et d'intensités de champ magnétique planétaire, tous des facteurs pouvant influencer la quantité de rayonnement que la surface d'une exoplanète pourrait recevoir.

Atri a découvert que si Proxima b avait une atmosphère et un champ magnétique comme ceux de la Terre, les super éruptions n'auraient aucun effet significatif sur la biosphère de la planète. Cependant, si l'atmosphère de Proxima b est légèrement plus fine ou si son champ magnétique est beaucoup plus faible, le monde extraterrestre recevra probablement des doses de rayonnement "au niveau de l'extinction" des super-éruptions, a découvert Atri.

"Je dirais qu'il est trop prématuré d'appeler Proxima b habitable", a déclaré Atri à Space.com. "Il y a de nombreux facteurs qui décideraient si une telle planète peut soutenir une biosphère. Plus de données aideront à clarifier la situation."

Des travaux antérieurs ont révélé que les étoiles naines rouges telles que Proxima Centauri, également connues sous le nom d'étoiles M, constituent jusqu'à 70% des étoiles du cosmos, ce qui en fait des lieux potentiellement clés pour rechercher la vie. Parce que les étoiles M sont sombres, les zones habitables des naines rouges se trouvent près de ces étoiles froides, souvent plus près que la distance de Mercure au soleil. Ces résultats suggèrent que les superflares pourraient constituer une menace majeure pour la vie sur les mondes des zones habitables des naines rouges.

"Voici comment je pense à cela & mdash le temps à Fukushima [Japon] en ce moment est au milieu des années 50 [Fahrenheit, ou environ 13 degrés Celsius], un peu froid mais une bonne température pour y passer du temps", a déclaré Atri, se référant au site d'une catastrophe de centrale nucléaire en 2011. "Cependant, la dose de rayonnement y est trop élevée, ce qui rendrait la vie là-bas trop risquée. Il en va de même avec les planètes « habitables » autour des étoiles M. Elles pourraient avoir une température optimale , mais les éruptions stellaires produiraient des doses de rayonnement très élevées à intervalles réguliers.

"Un aspect important de ce travail met en évidence l'importance critique d'avoir un champ magnétique planétaire significatif et un bon blindage atmosphérique", a déclaré Atri. "Avec ces deux facteurs, même les éruptions stellaires les plus extrêmes n'auront pas beaucoup d'impact sur une biosphère primitive."

Atri a noté que des recherches antérieures ont montré que certains microbes sur Terre peuvent résister à de très fortes doses de rayonnement et que la vie sur d'autres mondes pourrait également être résistante aux rayonnements. "Je travaille avec des expérimentateurs pour reproduire des doses de rayonnement aussi élevées dans un laboratoire et voir comment différents microbes réagissent", a déclaré Atri. "Je pense que cela nous en dirait beaucoup sur la vie potentielle sur des planètes telles que Proxima b."

La nouvelle recherche est apparue en ligne le 30 septembre dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.


Le rayonnement de Proxima Centauri effacerait une atmosphère semblable à la Terre sur Proxima b

De nouvelles recherches révèlent que Proxima b (une planète de la taille de la Terre juste à l'extérieur de notre système solaire dans la zone habitable de son étoile) pourrait ne pas être en mesure de garder une emprise sur son atmosphère, laissant la surface exposée à un rayonnement stellaire nocif et réduisant son potentiel de habitabilité.

À seulement quatre années-lumière, Proxima b est notre plus proche voisin extra-solaire connu. Cependant, du fait qu'elle n'a pas été vue en train de traverser devant son étoile hôte, l'exoplanète échappe à la méthode habituelle pour connaître son atmosphère. Au lieu de cela, les scientifiques doivent s'appuyer sur des modèles pour comprendre si l'exoplanète est habitable.

L'un de ces modèles informatiques a examiné ce qui se passerait si la Terre tournait autour de Proxima Centauri, notre plus proche voisin stellaire et l'étoile hôte de Proxima b, sur la même orbite que Proxima b. L'étude de la NASA, publiée le 24 juillet 2017 dans The Astrophysical Journal Letters, suggère que l'atmosphère terrestre ne survivrait pas à proximité de la naine rouge violente.

"Nous avons décidé de prendre la seule planète habitable que nous connaissions à ce jour - la Terre - et de la placer là où se trouve Proxima b", a déclaré Katherine Garcia-Sage, scientifique spatiale au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, et auteur principal de l'étude. La recherche a été soutenue par la coalition NExSS de la NASA – menant la recherche de la vie sur des planètes au-delà de notre système solaire – et l'Institut d'astrobiologie de la NASA.

Sur son orbite, l'exoplanète Proxima b ne pourrait probablement pas maintenir une atmosphère semblable à la Terre. Crédits : Centre de vol spatial Goddard de la NASA/Mary Pat Hrybyk-Keith

Ce n'est pas parce que l'orbite de Proxima b est dans la zone habitable, qui est la distance de son étoile hôte où l'eau pourrait s'accumuler à la surface d'une planète, qu'elle est habitable. Il ne prend pas en compte, par exemple, si de l'eau existe réellement sur la planète, ou si une atmosphère pourrait survivre sur cette orbite. Les atmosphères sont également essentielles à la vie telle que nous la connaissons : avoir la bonne atmosphère permet la régulation du climat, le maintien d'une pression de surface respectueuse de l'eau, la protection contre les intempéries spatiales dangereuses et le logement des éléments chimiques de la vie.

Le modèle informatique de Garcia-Sage et de ses collègues a utilisé l'atmosphère terrestre, le champ magnétique et la gravité comme proxy pour Proxima b. Ils ont également calculé la quantité de rayonnement produite en moyenne par Proxima Centauri, sur la base des observations de l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA.

Avec ces données, leur modèle simule comment le rayonnement intense de l'étoile hôte et le brûlage fréquent affectent l'atmosphère de l'exoplanète.

« La question est de savoir quelle quantité d'atmosphère est perdue et à quelle vitesse ce processus se produit ? » a déclaré Ofer Cohen, un scientifique de l'espace à l'Université du Massachusetts, Lowell et co-auteur de l'étude. "Si nous estimons ce temps, nous pouvons calculer combien de temps il faut à l'atmosphère pour s'échapper complètement - et comparer cela à la durée de vie de la planète."

Une étoile naine rouge active comme Proxima Centauri enlève l'atmosphère lorsque le rayonnement ultraviolet extrême à haute énergie ionise les gaz atmosphériques, éliminant les électrons et produisant une bande de particules chargées électriquement. Au cours de ce processus, les électrons nouvellement formés acquièrent suffisamment d'énergie pour pouvoir facilement échapper à la gravité de la planète et sortir de l'atmosphère.

Les charges opposées s'attirent, de sorte que plus d'électrons chargés négativement quittent l'atmosphère, ils créent une puissante séparation de charge qui entraîne avec eux des ions chargés positivement dans l'espace.

Dans la zone habitable de Proxima Centauri, Proxima b rencontre des épisodes de rayonnement ultraviolet extrême des centaines de fois plus importants que la Terre provenant du soleil. Ce rayonnement génère suffisamment d'énergie pour éliminer non seulement les molécules les plus légères - l'hydrogène - mais aussi, au fil du temps, les éléments plus lourds tels que l'oxygène et l'azote.

Le modèle montre que le puissant rayonnement de Proxima Centauri draine l'atmosphère semblable à la Terre jusqu'à 10 000 fois plus rapidement que ce qui se passe sur Terre.

"C'était un calcul simple basé sur l'activité moyenne de la star hôte", a déclaré Garcia-Sage. "Il ne prend pas en compte les variations telles que le chauffage extrême dans l'atmosphère de l'étoile ou les perturbations stellaires violentes du champ magnétique de l'exoplanète - des choses que nous attendions de fournir encore plus de rayonnement ionisant et d'échappement atmosphérique."

Pour comprendre comment le processus peut varier, les scientifiques ont examiné deux autres facteurs qui exacerbent les pertes atmosphériques. Tout d'abord, ils ont considéré la température de l'atmosphère neutre, appelée la thermosphère. Ils ont découvert que lorsque la thermosphère chauffe avec plus de rayonnement stellaire, les fuites atmosphériques augmentent.

Les scientifiques ont également pris en compte la taille de la région sur laquelle se produit la fuite atmosphérique, appelée calotte polaire. Les planètes sont les plus sensibles aux effets magnétiques à leurs pôles magnétiques. Lorsque les lignes de champ magnétique aux pôles sont fermées, la calotte polaire est limitée et les particules chargées restent piégées près de la planète. D'autre part, une plus grande évasion se produit lorsque les lignes de champ magnétique sont ouvertes, offrant une voie à sens unique vers l'espace.

"Cette étude examine un aspect sous-estimé de l'habitabilité, qui est la perte atmosphérique dans le contexte de la physique stellaire", a déclaré Shawn Domagal-Goldman, un scientifique spatial Goddard non impliqué dans l'étude. "Les planètes ont beaucoup de systèmes d'interaction différents, et il est important de s'assurer que nous incluons ces interactions dans nos modèles."

Les scientifiques montrent qu'avec les températures les plus élevées de la thermosphère et un champ magnétique complètement ouvert, Proxima b pourrait perdre une quantité égale à l'intégralité de l'atmosphère terrestre en 100 millions d'années - ce n'est qu'une fraction des 4 milliards d'années de Proxima b jusqu'à présent. Lorsque les scientifiques ont supposé les températures les plus basses et un champ magnétique fermé, cette masse s'échappe en 2 milliards d'années.

"Les choses peuvent devenir intéressantes si une exoplanète s'accroche à son atmosphère, mais les taux de perte atmosphérique de Proxima b ici sont si élevés que l'habitabilité est invraisemblable", a déclaré Jeremy Drake, astrophysicien au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics et co-auteur du étude. "Cela remet en question l'habitabilité des planètes autour de telles naines rouges en général."

Les naines rouges comme Proxima Centauri ou l'étoile TRAPPIST-1 sont souvent la cible de chasses aux exoplanètes, car ce sont les étoiles les plus froides, les plus petites et les plus communes de la galaxie. Parce qu'elles sont plus froides et plus sombres, les planètes doivent maintenir des orbites étroites pour que de l'eau liquide soit présente.

Mais à moins que la perte atmosphérique ne soit contrecarrée par un autre processus - comme une activité volcanique massive ou un bombardement de comètes - cette proximité, constatent plus souvent les scientifiques, n'est pas prometteuse pour la survie ou la durabilité d'une atmosphère.

Publication: K. Garcia-Sage, et al., “On the Magnetic Protection of the Atmosphere of Proxima Centauri b,” Astrophysical Journal Letters, 2017 doi:10.3847/2041-8213/aa7eca


Une nouvelle étude indique que Proxima b pourrait soutenir la vie

Depuis que l'ESO a annoncé la découverte d'une planète extra-solaire en orbite autour de Proxima Centauri, les scientifiques tentent de déterminer quelles sont les conditions sur ce monde. Cela a été particulièrement important étant donné que tandis que Proxima b orbite dans la zone habitable de son soleil, les naines rouges comme Proxima Centauri sont connues pour être quelque peu inhospitalières.

Et tandis que certaines recherches ont mis en doute la possibilité que Proxima b puisse effectivement soutenir la vie, une nouvelle étude de recherche offre une image plus positive. La recherche provient du Blue Marble Space Institute of Science (BMSIS) à Seattle, Washington, où l'astrobiologiste Dimitra Atri a mené des simulations qui montrent que Proxima b pourrait effectivement être habitable, en supposant que certaines conditions préalables soient remplies.

Le Dr Atri est un physicien informaticien dont le travail avec le BMSIS comprend les impacts des antiparticules et des rayonnements sur les systèmes biologiques. Pour le bien de son étude – “Modélisation de la dose de rayonnement de particules induite par un événement proton stellaire sur des exoplanètes proches“, qui est apparue récemment dans le Avis mensuels des lettres de la Royal Astronomical Society Il a effectué des simulations pour mesurer l'impact des éruptions stellaires de son soleil sur Proxima b.

Vue d'artiste de la surface de la planète Proxima b en orbite autour de l'étoile naine rouge Proxima Centauri. L'étoile double Alpha Centauri AB est visible en haut à droite de Proxima même. Crédit : ESO

Pour mettre cette perspective, il est important de noter comment la mission Kepler a trouvé une pléthore de planètes en orbite autour d'étoiles naines rouges au cours des dernières années, dont beaucoup sont considérées comme « semblables à la Terre » et suffisamment proches de leur soleil pour avoir l'eau liquide sur leurs surfaces. Cependant, les naines rouges ont un certain nombre de problèmes qui ne sont pas de bon augure pour l'habitabilité, notamment leur nature variable et le fait qu'elles sont plus froides et plus faibles que les autres classes d'étoiles.

Cela signifie que toute planète suffisamment proche pour orbiter dans une zone habitable de naine rouge serait sujette à de puissantes éruptions solaires, alias. Stellar Proton Events (SPE) – et serait probablement lié à la marée avec l'étoile. En d'autres termes, un seul côté recevrait la lumière et la chaleur nécessaires à la vie, mais il serait exposé à de nombreux protons solaires, qui interagiraient avec son atmosphère pour créer un rayonnement nocif.

En tant que telle, la communauté astronomique s'intéresse aux types de conditions qui existent pour des planètes comme Proxima b afin de savoir si la vie a (ou avait) une chance d'y évoluer. Pour le bien de son étude, le Dr Atri a mené une série de simulations de probabilité (alias Monte Carlo) qui ont pris en compte trois facteurs : le type et la taille des éruptions stellaires, diverses épaisseurs de l'atmosphère de la planète et la force de son champ magnétique.

Comme le Dr Atri l'a expliqué à Universe Today par e-mail, les résultats étaient encourageants en ce qui concerne les implications pour la vie extraterrestre :

Cette infographie compare l'orbite de la planète autour de Proxima Centauri (Proxima b) avec la même région du système solaire. Crédit : ESO

En d'autres termes, Atri a découvert que l'existence d'un champ magnétique puissant, qui garantirait également à la planète une atmosphère viable, conduirait à des conditions de survie. Alors que la planète connaîtrait toujours un pic de rayonnement chaque fois qu'une super éruption se produirait, la vie pourrait survivre sur une planète comme Proxima b à long terme. D'un autre côté, une atmosphère ou un champ magnétique faible présagerait la catastrophe.

"Si la planète n'a pas de champ magnétique important, les chances d'avoir une atmosphère et des températures modérées sont négligeables", a-t-il déclaré. « La planète serait bombardée de super-éruptions de niveau d'extinction. Bien que dans le cas de Proxima b, l'étoile soit dans un état stable et n'ait plus d'activité de torchage violent. L'activité passée de son histoire ferait de la planète un endroit hostile pour l'origine/l'évolution d'une biosphère.

L'histoire est le mot clé ici, car les étoiles naines rouges comme Proxima Centauri ont une longévité incroyable (comme indiqué, jusqu'à 10 000 milliards d'années). Selon certaines recherches, cela fait des étoiles naines rouges de bons candidats pour trouver des exoplanètes habitables, car il faut des milliards d'années pour qu'une vie complexe évolue. Mais pour que la vie puisse atteindre la complexité, les planètes doivent maintenir leur atmosphère pendant ces longues périodes.

Naturellement, Atri admet que son étude ne peut pas déterminer avec certitude si notre exoplanète voisine la plus proche est habitable, et que le débat à ce sujet va probablement se poursuivre pendant un certain temps. "Il est prématuré de penser que Proxima b est habitable ou non", dit-il. “Nous avons besoin de plus de données sur son atmosphère et la force de son champ magnétique.”

Représentation d'un artiste de planètes transitant par une étoile naine rouge dans le système TRAPPIST-1. Crédit : NASA/ESA/STScl

À l'avenir, des missions comme le télescope spatial James Webb devraient nous en dire plus sur ce système, sa planète et les types de conditions qui y règnent. En pointant sa suite d'instruments d'une extrême précision sur cette étoile voisine, il est sûr de détecter les transits de la planète autour de ce soleil faible. On ne peut qu'espérer qu'il trouve des preuves d'une atmosphère dense, ce qui laissera entrevoir la présence d'un champ magnétique et de conditions favorables à la vie.

L'espoir est un autre mot clé ici. Non seulement un Proxima b habitable serait une bonne nouvelle pour ceux d'entre nous qui espèrent trouver de la vie au-delà de la Terre, mais ce serait également une bonne nouvelle en ce qui concerne l'existence de la vie dans tout l'Univers. Les étoiles naines rouges représentent 70 % des étoiles des galaxies spirales et plus de 90 % de toutes les étoiles des galaxies elliptiques. Sachant que même une fraction d'entre eux pourrait soutenir la vie augmente considérablement les chances de trouver l'intelligence là-bas !


L'exoplanète la plus proche de nous pourrait grouiller de vie, sauf qu'elle est bombardée de rayons X mortels

Bien que nous soyons à peu près sûrs que la lune est morte et que Mars ne semble pas très prometteur pour aucune forme de vie (sauf que la colonie humaine Elon Musk planifie), nous devrons peut-être regarder au-delà de notre système solaire.

Proxima b est l'exoplanète la plus proche de la Terre et une contradiction en soi. Certains astronomes l'ont trouvé potentiellement habitable tandis que d'autres l'ont fait exploser pour les rayons X intenses dont il est constamment bombardé par l'étoile en orbite, Proxima Centauri. La planète a été détectée pour la première fois à 4 années-lumière par le spectrographe HARPS, mais a finalement été confirmée comme étant un véritable corps céleste par une équipe internationale de scientifiques utilisant le spectrographe ESPRESSO plus avancé. Leurs recherches ont été récemment publiées dans Astronomie et astrophysique. Maintenant que nous sommes certains que Proxima b existe, que les arguments d'habitabilité commencent.

Plus d'espace

On dirait que Proxima b aime vivre dangereusement, car elle orbite 20 fois plus près de son étoile que la distance à laquelle la Terre parcourt le Soleil, mais l'inattendu à ce sujet est que les niveaux d'énergie qu'elle reçoit de Proxima Centuari sont proches de ce que notre planète obtient. Cela a convaincu les scientifiques que les océans liquides pourraient exister à sa température de surface, peut-être aussi vaste que ceux de la Terre, et que la présence d'eau pourrait signifier la vie, du moins la vie telle que nous la connaissons. Vous ne savez jamais ce qui pourrait être là-bas après la découverte de bactéries mangeuses de méthane ici même sur Terre. La lune Titan de Saturne est recouverte de lacs de méthane et d'éthane, vous pouvez donc voir où cela se passe.

Que Proxima b soit ou non un foyer de vie dépend très probablement de l'existence d'une atmosphère. Il lui faudrait une atmosphère capable de résister à 400 fois les rayons X qui atteignent la Terre. Notre atmosphère absorbe les rayons X, ce qui rend la planète plus sûre pour la vie, bien que cela puisse être pénible pour les observatoires à rayons X qui tentent de détecter les signaux de l'espace lointain. Les photons de rayons X, ou molécules d'énergie de grande puissance, ne peuvent pas aller plus loin après s'être écrasés sur des atomes individuels de notre atmosphère qui les absorbent. Tous ceux qui arrivent sur Terre doivent esquiver autant d'atomes qu'ils le feraient s'ils essayaient de traverser un mur de béton de 16 pieds d'épaisseur. Certains insistent sur le fait que même une atmosphère comme celle de la Terre ne serait pas un bouclier suffisamment puissant contre les rayons X. Sans une atmosphère suffisamment protectrice, la vie serait éteinte. Regardez ce qui est arrivé à Mars.

« Y a-t-il une atmosphère qui protège la planète de ces rayons mortels ? le chercheur Christophe Lovis, responsable de la performance scientifique et du traitement des données d'ESPRESSO, a demandé dans un communiqué. « Et si cette atmosphère existe, contient-elle les éléments chimiques qui favorisent le développement de la vie (l'oxygène par exemple) ? Depuis combien de temps ces conditions favorables existent-elles ?

Non pas qu'il y ait une garantie que les créatures qui ne sont pas originaires de la Terre respirent de l'oxygène et ont absolument besoin d'eau, mais les conditions sur notre planète sont ce dont nous devons nous éloigner. Lovis et les autres scientifiques qui ont collaboré pour réaliser les observations Proxima b d'ESPRESSO pensent que ces réponses émergeront à l'avenir à mesure que les instruments continueront de monter en niveau. Le prochain spectromètre RISTRETTO est conçu spécifiquement pour se concentrer sur Proxima b et détecter la lumière qu'il émet. HIRES (High Resolution Spectrograph) est un autre instrument à très haute résolution qui sera capable d'étudier des objets faibles dans l'espace et de découvrir de quoi sont faites leurs atmosphères, s'ils ont des atmosphères.

L'un ou l'autre de ces instruments pourrait nous dire si Proxima b est réellement habitable. HIRES est actuellement développé pour être utilisé avec le télescope extrêmement grand de l'ESO, qui, une fois terminé, sera le plus grand télescope optique/proche infrarouge jamais conçu.

Pour l'instant, les scientifiques devront continuer à débattre pour savoir si quelque chose pourrait ou non vivre sur Proxima b jusqu'à ce qu'il y ait des preuves pour ou contre une atmosphère.


Proxima b, l'exoplanète terrestre la plus proche, est réelle (photos)

"Proxima Centauri existera plusieurs centaines ou milliers de fois plus longtemps que le soleil", conclut Artie Hatzes dans un article d'accompagnement sur Nature News & Views. "Toute vie sur la planète pourrait encore évoluer longtemps après la mort de notre soleil."

Il peut être difficile de relativiser une découverte comme celle-ci. Bien qu'il s'agisse de l'exoplanète la plus proche que nous ayons jamais vue, il faudrait encore des milliers d'années à un humain pour y arriver avec la technologie actuelle.

"Ce n'est qu'humain de s'interroger sur le fait d'y voyager un jour, mais pour notre génération, l'opportunité est d'étudier cette planète au télescope", m'a dit David Charbonneau, professeur d'astronomie à Harvard. "Nos télescopes sont nos vaisseaux spatiaux, nous permettant de connaître les conditions sur des mondes lointains sans bénéficier d'une visite directe."

Histoires liées

Cependant, il pourrait être possible de regarder de plus près Proxima b de notre vivant. Pas dans la chair, mais sous la forme d'un minuscule nanocraft. L'initiative Breakthrough Starshot, annoncée plus tôt cette année avec le soutien de sommités telles que Stephen Hawking et Mark Zuckerberg, prévoit d'envoyer un minuscule nanovaisseau vers le système Centauri à un cinquième de la vitesse de la lumière, mettant 20 ans pour arriver.

Un astronome m'a dit que des discussions étaient déjà en cours avec les dirigeants de Breakthrough Starshot pour s'assurer que le nanovaisseau bascule par Proxima b.

J'ai contacté Breakthrough Starshot pour confirmation et le président du comité consultatif, Abraham Loeb, m'a dit que la découverte "est stratégiquement importante pour motiver l'initiative Breakthrough Starshot, car elle constitue une cible évidente pour une mission de survol".

Pour en savoir plus sur les plans émergents de Breakthrough Starshot pour Proxima b, consultez mon article détaillé ici.

Qu'est-ce-qu'on fait maintenant? La réponse est simple pour Anglada-Escudé. "La recherche de la vie sur Proxima b vient ensuite", a-t-il déclaré.

Quelle est la probabilité qu'Anglada-Escudé réussisse également dans cette recherche ? Plus à ce sujet ici.


« La recherche de la vie commence maintenant »

Connaître l'exoplanète la plus proche possible de l'existence pourrait nourrir la vie submerge et impressionne mon imagination. J'ai l'impression de décrire ce qui n'était autrefois que de la science-fiction, capturant le passage d'une époque à l'autre.

Bien qu'il soit facile de se laisser emporter par la magie de cette découverte, nous devons examiner plus que les possibilités qui font le plus appel à nos rêves. Comme toute théorie, des angles alternatifs doivent être envisagés afin d'ouvrir notre esprit à toutes les possibilités.

Considérez les deux autres planètes dans la zone habitable du Soleil, Vénus et Mars. Vivre sur Vénus ne serait rien de moins qu'un cauchemar absolu. Le bombardement des particules suralimentées du vent solaire et d'autres événements stellaires ont provoqué l'évaporation d'éléments et de corps liquides plus légers de la planète dans l'espace, remplacés par des atomes d'oxygène plus lourds qui se sont liés au carbone. Nous pouvons voir des variations moins drastiques de ces effets sur Terre grâce à l'émission autodestructrice de carbone dans l'atmosphère. Le réchauffement climatique a augmenté les températures de surface de la Terre. Vénus devrait servir de rappel permanent de ce que pourrait être notre avenir. Le smog intense de la planète permet d'étouffer la température de surface de 872 degrés Fahrenheit (467 degrés Celsius). Mâchez ceci : le plomb fondrait sur Vénus.

L'autre extrême, Mars, révèle une histoire différente du vent solaire destructeur. Les scientifiques pensent que Mars avait autrefois une atmosphère, même des traces d'eau ont été découvertes à la surface. Peut-être que cela ressemblait autrefois à la Terre. Mais son champ magnétique ne s'est pas révélé à la hauteur du vent solaire et a été anéanti, ainsi que toute vie planétaire, il y a des millions d'années.

Avec notre technologie actuelle, si l'on se tenait sur Proxima Centauri b- et peut-être que quelqu'un, ou quelque chose, est en ce moment même- et étudiait notre système solaire, les résultats indiqueraient non pas une, pas deux, mais trois planètes en orbite dans notre Soleil zone habitable. Cela met en évidence un avertissement important : ce n'est pas parce qu'une planète orbite dans la zone habitable d'une étoile qu'elle peut elle-même soutenir la vie.

Bonnes nouvelles! Aucune preuve ne peut écarter la possibilité que même quelque chose d'aussi incroyable qu'une forme d'humanité vive sur Proxima Centauri b.

Mauvaises nouvelles! La technologie ne peut pas suivre nos découvertes et nos rêves. Ne faites pas encore vos valises pour un voyage interstellaire. Il faudrait des milliers d'années au vaisseau spatial le plus rapide actuellement modélisé pour atteindre notre exoplanète voisine.

Quoi qu'il en soit, cette découverte pousse les ingénieurs à continuer de tester de nouvelles formes de vols spatiaux avancés. Il est certainement plausible que nous commencions une mission à Proxima Centauri b au cours du prochain siècle.

L'humanité est centrée sur la camaraderie. En tant que mode de vie principal, il nourrit nos rêves d'atteindre un jour notre planète sœur : peut-être un nouvel éden.

Publié par Julia Mariani

Sources : Bad Astronomer (Phil Plait), National Geographic, Astronomy Magazine, NASA


Une nouvelle étude remet en question la capacité de l'exoplanète Proxima b à conserver une atmosphère semblable à la Terre

Cette vue d'artiste montre Proxima b en orbite autour de Proxima Centauri, qui à seulement 4,23 années-lumière est l'étoile la plus proche de notre système solaire. L'étoile double Alpha Centauri AB apparaît également dans l'image entre l'exoplanète et Proxima elle-même. Crédit image : M. Kornmesser / ESO.

Proxima b a été découvert en 2016 par une équipe de recherche dirigée par l'astronome de l'Université Queen Mary, le Dr Guillem Anglada-Escudé.

La planète orbite autour de Proxima Centauri, une étoile naine rouge à seulement 4,23 années-lumière dans la constellation du Centaure.

Il est légèrement plus grand que la Terre et se trouve dans la zone habitable de son étoile hôte, où de l'eau liquide pourrait théoriquement exister à la surface.

Du fait que Proxima b n'a pas été vu en train de traverser Proxima Centauri, la planète échappe à la méthode habituelle pour connaître son atmosphère.

Au lieu de cela, les astronomes doivent s'appuyer sur des modèles pour comprendre si la planète est habitable.

Un de ces modèles informatiques a examiné ce qui se passerait si la Terre tournait autour de Proxima Centauri sur la même orbite que Proxima b.

L'étude suggère que l'atmosphère terrestre ne survivrait pas à proximité de la violente étoile naine rouge.

"Nous avons décidé de prendre la seule planète habitable que nous connaissions à ce jour, la Terre, et de la placer là où se trouve Proxima b", a déclaré Katherine Garcia-Sage, scientifique spatiale au Goddard Space Flight Center de la NASA.

Le modèle de l'équipe a utilisé l'atmosphère terrestre, le champ magnétique et la gravité comme proxys de Proxima b.

Les scientifiques ont également calculé la quantité de rayonnement produite en moyenne par l'étoile mère, sur la base des observations de l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA.

Avec ces données, le modèle simule comment le rayonnement intense de l'étoile hôte et le brûlage fréquent affectent l'atmosphère de la planète.

« La question est de savoir quelle quantité d'atmosphère est perdue et à quelle vitesse ce processus se produit-il ? Si nous estimons ce temps, nous pouvons calculer combien de temps il faut à l'atmosphère pour s'échapper complètement et comparer cela à la durée de vie de la planète », a déclaré le co-auteur, le Dr Ofer Cohen, scientifique de l'espace à l'Université du Massachusetts à Lowell.

Le modèle informatique montre que le puissant rayonnement de Proxima Centauri draine l'atmosphère semblable à la Terre jusqu'à 10 000 fois plus rapidement que ce qui se passe sur Terre.

"C'était un calcul simple basé sur l'activité moyenne de l'étoile hôte", a déclaré le Dr Garcia-Sage.

"Il ne prend pas en compte les variations telles que le chauffage extrême dans l'atmosphère de l'étoile ou les perturbations stellaires violentes du champ magnétique de la planète - des choses auxquelles nous nous attendons fournissent encore plus de rayonnement ionisant et d'échappement atmosphérique."

Sur son orbite, Proxima b ne pourrait probablement pas maintenir une atmosphère semblable à la Terre. Image credit: NASA’s Goddard Space Flight Center / Mary Pat Hrybyk-Keith.

To understand how the process can vary, the researchers looked at two other factors that exacerbate atmospheric loss.

First, they considered the temperature of the neutral atmosphere, called the thermosphere. They found as the thermosphere heats with more stellar radiation, atmospheric escape increases.

They also considered the size of the region over which atmospheric escape happens, called the polar cap.

Planets are most sensitive to magnetic effects at their magnetic poles. When magnetic field lines at the poles are closed, the polar cap is limited and charged particles remain trapped near the planet. On the other hand, greater escape occurs when magnetic field lines are open, providing a one-way route to space.

“This study looks at an under-appreciated aspect of habitability, which is atmospheric loss in the context of stellar physics,” said Goddard space scientist Dr. Shawn Domagal-Goldman, who was not involved in the study.

“Planets have lots of different interacting systems, and it’s important to make sure we include these interactions in our models.”

The study shows that with the highest thermosphere temperatures and a completely open magnetic field, Proxima b could lose an amount equal to the entirety of Earth’s atmosphere in 100 million years – that’s just a fraction of Proxima b’s 4 billion years thus far.

When the authors assumed the lowest temperatures and a closed magnetic field, that much mass escapes over 2 billion years.

“Things can get interesting if an exoplanet holds on to its atmosphere, but Proxima b’s atmospheric loss rates here are so high that habitability is implausible,” said co-author Dr. Jeremy Drake, an astrophysicist at the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

“This questions the habitability of planets around such red dwarfs in general.”

The research is published in the Lettres de revues astrophysiques.

K. Garcia-Sage et al. 2017. On the Magnetic Protection of the Atmosphere of Proxima Centauri b. ApJL 844, L13 doi: 10.3847/2041-8213/aa7eca

This article is based on text provided by the National Aeronautics and Space Administration.


An Earth-like atmosphere may not survive Proxima b's orbit

This artist's impression shows a view of the surface of the planet Proxima b orbiting the red dwarf star Proxima Centauri, the closest star to the solar system. Credit: ESO/M. Kornmesser

Proxima b, an Earth-size planet right outside our solar system in the habitable zone of its star, may not be able to keep a grip on its atmosphere, leaving the surface exposed to harmful stellar radiation and reducing its potential for habitability.

At only four light-years away, Proxima b is our closest known extra-solar neighbor. However, due to the fact that it hasn't been seen crossing in front of its host star, the exoplanet eludes the usual method for learning about its atmosphere. Instead, scientists must rely on models to understand whether the exoplanet is habitable.

One such computer model considered what would happen if Earth orbited Proxima Centauri, our nearest stellar neighbor and Proxima b's host star, at the same orbit as Proxima b. The NASA study, published on July 24, 2017, in The Astrophysical Journal Letters, suggests Earth's atmosphere wouldn't survive in close proximity to the violent red dwarf.

"We decided to take the only habitable planet we know of so far—Earth—and put it where Proxima b is," said Katherine Garcia-Sage, a space scientist at NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, and lead author of the study. The research was supported by NASA's NExSS coalition—leading the search for life on planets beyond our solar system—and the NASA Astrobiology Institute.

Just because Proxima b's orbit is in the habitable zone, which is the distance from its host star where water could pool on a planet's surface, doesn't mean it's habitable. It doesn't take into account, for example, whether water actually exists on the planet, or whether an atmosphere could survive at that orbit. Atmospheres are also essential for life as we know it: Having the right atmosphere allows for climate regulation, the maintenance of a water-friendly surface pressure, shielding from hazardous space weather, and the housing of life's chemical building blocks.

Garcia-Sage and her colleagues' computer model used Earth's atmosphere, magnetic field and gravity as proxies for Proxima b's. They also calculated how much radiation Proxima Centauri produces on average, based on observations from NASA's Chandra X-ray Observatory.

With these data, their model simulates how the host star's intense radiation and frequent flaring affect the exoplanet's atmosphere.

"The question is, how much of the atmosphere is lost, and how quickly does that process occur?" said Ofer Cohen, a space scientist at the University of Massachusetts, Lowell and co-author of the study. "If we estimate that time, we can calculate how long it takes the atmosphere to completely escape—and compare that to the planet's lifetime."

An active red dwarf star like Proxima Centauri strips away atmosphere when high-energy extreme ultraviolet radiation ionizes atmospheric gases, knocking off electrons and producing a swath of electrically charged particles. In this process, the newly formed electrons gain enough energy that they can readily escape the planet's gravity and race out of the atmosphere.

Opposite charges attract, so as more negatively charged electrons leave the atmosphere, they create a powerful charge separation that pulls positively charged ions along with them, out into space.

At its orbit, the exoplanet Proxima b likely couldn't sustain an Earth-like atmosphere. Credit: NASA's Goddard Space Flight Center/Mary Pat Hrybyk-Keith

In Proxima Centauri's habitable zone, Proxima b encounters bouts of extreme ultraviolet radiation hundreds of times greater than Earth does from the sun. That radiation generates enough energy to strip away not just the lightest molecules—hydrogen—but also, over time, heavier elements such as oxygen and nitrogen.

The model shows Proxima Centauri's powerful radiation drains the Earth-like atmosphere as much as 10,000 times faster than what happens at Earth.

"This was a simple calculation based on average activity from the host star," Garcia-Sage said. "It doesn't consider variations like extreme heating in the star's atmosphere or violent stellar disturbances to the exoplanet's magnetic field—things we'd expect provide even more ionizing radiation and atmospheric escape."

To understand how the process can vary, the scientists looked at two other factors that exacerbate atmospheric loss. First, they considered the temperature of the neutral atmosphere, called the thermosphere. They found as the thermosphere heats with more stellar radiation, atmospheric escape increases.

The scientists also considered the size of the region over which atmospheric escape happens, called the polar cap. Planets are most sensitive to magnetic effects at their magnetic poles. When magnetic field lines at the poles are closed, the polar cap is limited and charged particles remain trapped near the planet. On the other hand, greater escape occurs when magnetic field lines are open, providing a one-way route to space.

"This study looks at an under-appreciated aspect of habitability, which is atmospheric loss in the context of stellar physics," said Shawn Domagal-Goldman, a Goddard space scientist not involved in the study. "Planets have lots of different interacting systems, and it's important to make sure we include these interactions in our models."

The scientists show that with the highest thermosphere temperatures and a completely open magnetic field, Proxima b could lose an amount equal to the entirety of Earth's atmosphere in 100 million years—that's just a fraction of Proxima b's 4 billion years thus far. When the scientists assumed the lowest temperatures and a closed magnetic field, that much mass escapes over 2 billion years.

"Things can get interesting if an exoplanet holds on to its atmosphere, but Proxima b's atmospheric loss rates here are so high that habitability is implausible," said Jeremy Drake, an astrophysicist at the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics and co-author of the study. "This questions the habitability of planets around such red dwarfs in general."

Red dwarfs like Proxima Centauri or the TRAPPIST-1 star are often the target of exoplanet hunts, because they are the coolest, smallest and most common stars in the galaxy. Because they are cooler and dimmer, planets have to maintain tight orbits for liquid water to be present.

But unless the atmospheric loss is counteracted by some other process—such as a massive amount of volcanic activity or comet bombardment—this close proximity, scientists are finding more often, is not promising for an atmosphere's survival or sustainability.


No Earth-like atmosphere for Proxima b

Artist’s concept of the surface of the Proxima b, nearest known exoplanet. It orbits the red dwarf star Proxima Centauri, closest star to our solar system. The double star Alpha Centauri AB also appears in the image to the upper-right of Proxima itself. Image via NASA’s Goddard Space Flight Center.

In August 2016, when scientists announced the discovery of a planet orbiting the nearest known star, Proxima Centauri, people got excited. That’s largely because it’s not just any planet: it’s a planet similar in size to Earth, orbiting in its star’s habitable zone. At 4.2 light-years or 25 trillion miles from Earth, Proxima b is vastly too far away to be explored in our lifetimes (although that hasn’t stopped dreamers and visionaries like those at Breakthough Initiatives from devising plans to explore it). Still, theoretical studies are the order of the day for Proxima b. A recent one suggests that Proxima b:

…may not be able to keep a grip on its atmosphere, leaving the surface exposed to harmful stellar radiation and reducing its potential for habitability.

Habitable zone, to astronomers, means the potential for liquid water to exist on a planet’s surface. Life, as we know it, needs water. But an atmosphere is another essential ingredient for life. The team’s statement said:

Having the right atmosphere allows for climate regulation, the maintenance of a water-friendly surface pressure, shielding from hazardous space weather, and the housing of life’s chemical building blocks.

This new computer model – which was part of a NASA study, published on July 24, 2017, in the peer-reviewed Lettres de revues astrophysiques – considered what would happen if Terre orbited Proxima Centauri. The study suggests Earth’s atmosphere wouldn’t survive in such close proximity to Proxima, which is an active red dwarf star that emits high-energy extreme ultraviolet radiation. This radiation has the potential to ionize gases in a planet’s atmosphere that is, it knocks electrons off atoms and produces a swath of electrically charged particles. In this process, the newly formed electrons gain enough energy that they can readily escape a planet’s gravity and race out of the atmosphere.

On Earth, this clearly isn’t happening, but our sun is a more sedate star than Proxima. Katherine Garcia-Sage, a space scientist at NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, is lead author of the new study. She and her colleagues’ computer model used Earth’s atmosphere, magnetic field and gravity as proxies for Proxima b’s.

They also calculated how much radiation Proxima Centauri produces on average, based on observations from NASA’s Chandra X-ray Observatory.

Click to view larger. This illustration shows stars within 12 light-years of our sun, including Proxima Centauri. The lines on the grid are 4 light-years apart. Diagram via Guy Ottewell’s Astronomical Companion. Used with permission. Read more from Guy Ottewell: Where is Proxima Centauri?

In Proxima Centauri’s habitable zone, Proxima b encounters bouts of extreme ultraviolet radiation hundreds of times greater than Earth does from the sun. That radiation generates enough energy to strip away not just the lightest molecules — hydrogen — but also, over time, heavier elements such as oxygen and nitrogen. Ofer Cohen, a space scientist at the University of Massachusetts, Lowell and co-author of the study, said:

The question is, how much of the atmosphere is lost, and how quickly does that process occur?

If we estimate that time, we can calculate how long it takes the atmosphere to completely escape — and compare that to the planet’s lifetime.

The model shows Proxima Centauri’s powerful radiation drains the Earth-like atmosphere as much as 10,000 times faster than what happens at Earth. Garcia-Sage said:

This was a simple calculation based on average activity from the host star. It doesn’t consider variations like extreme heating in the star’s atmosphere or violent stellar disturbances to the exoplanet’s magnetic field — things we’d expect provide even more ionizing radiation and atmospheric escape.

At its orbital distance from its star Proxima Centauri, the exoplanet Proxima b – nearest known exoplanet to Earth – likely couldn’t sustain an Earth-like atmosphere, according to a new theoretical study. Image via NASA’s Goddard Space Flight Center/ Mary Pat Hrybyk-Keith.

Shawn Domagal-Goldman, a Goddard space scientist not involved in the study, said:

This study looks at an under-appreciated aspect of habitability, which is atmospheric loss in the context of stellar physics. Planets have lots of different interacting systems, and it’s important to make sure we include these interactions in our models.

The scientists show that with the highest thermosphere temperatures and a completely open magnetic field, Proxima b could lose an amount equal to the entirety of Earth’s atmosphere in 100 million years — that’s just a fraction of Proxima b’s 4 billion years thus far. When the scientists assumed the lowest temperatures and a closed magnetic field, that much mass escapes over 2 billion years. Jeremy Drake, an astrophysicist at the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics and co-author of the study, said:

Things can get interesting if an exoplanet holds on to its atmosphere, but Proxima b’s atmospheric loss rates here are so high that habitability is implausible. This questions the habitability of planets around such red dwarfs in general.

Another red dwarf star recently in the news is the star TRAPPIST-1. Such stars are often the target of exoplanet hunts, because they are the coolest, smallest and most common stars in the galaxy. Because they are cooler and dimmer, planets have to maintain tight orbits for liquid water to be present.

But unless the atmospheric loss is counteracted by some other process — such as a massive amount of volcanic activity or comet bombardment — this close proximity, scientists are finding more often, is not promising for an atmosphere’s survival or sustainability, these scientists say.

Bottom line: Proxima b is the nearest known exoplanet and orbits in its star’s habitable zone. But a new study suggests it might not be able to hold onto its atmosphere long enough for life to develop.


Bad News For Proxima b: An Earth-Like Atmosphere Might Not Survive There

Back in of August of 2016, the existence of an Earth-like planet right next door to our Solar System was confirmed. To make matters even more exciting, it was confirmed that this planet orbits within its star’s habitable zone too. Since that time, astronomers and exoplanet-hunters have been busy trying to determine all they can about this rocky planet, known as Proxima b. Foremost on everyone’s mind has been just how likely it is to be habitable.

However, numerous studies have emerged since that time that indicate that Proxima b, given the fact that it orbits an M-type (red dwarf), would have a hard time supporting life. This was certainly the conclusion reached in a new study led by researchers from NASA’s Goddard Space Flight Center. As they showed, a planet like Proxima b would not be able to retain an Earth-like atmosphere for very long.

Red dwarf stars are the most common in the Universe, accounting for an estimated 70% of stars in our galaxy alone. As such, astronomers are naturally interested in knowing just how likely they are at supporting habitable planets. And given the distance between our Solar System and Proxima Centauri – 4.246 light years – Proxima b is considered ideal for studying the habitability of red dwarf star systems.

This infographic compares the orbit of the planet around Proxima Centauri (Proxima b) with the same region of the Solar System. Credit: Pale Red Dot

On top of all that, the fact that Proxima b is believed to be similar in size and composition to Earth makes it an especially appealing target for research. The study was led by Dr. Katherine Garcia-Sage of NASA’s Goddard Space Flight Center and the Catholic University of America in Washington, DC. As she told Universe Today via email:

“So far, not many Earth-sized exoplanets have been found orbiting in the temperate zone of their star. That doesn’t mean they don’t exist – larger planets are found more often because they are easier to detect – but Proxima b is of interest because it’s not only Earth-sized and at the right distance from its star, but it’s also orbiting the closest star to our Solar System.”

For the sake of determining if Proxima b could be habitable, the research team sought to address the chief concerns facing rocky planets that orbit red dwarf stars. These include the planet’s distance from its stars, the variability of red dwarfs, and the presence (or absence) of magnetic fields. Distance is of particular importance since habitable zones (aka. temperate zones) around red dwarfs are much closer and tighter.

“Red dwarfs are cooler than our own Sun, so the temperate zone is closer to the star than Earth is to the Sun,” said Dr. Garcia-Sage. “But these stars may be very magnetically active, and being so close to a magnetically active star means that these planets are in a very different space environment than what the Earth experiences. At those distances from the star, the ultraviolet and x-ray radiation may be quite large. The stellar wind may be stronger. There could be stellar flares and energetic particles from the star that ionize and heat the upper atmosphere.”

At one time, Mars had a magnetic field similar to Earth, which prevented its atmosphere from being stripped away. Crédit : NASA

In addition, red dwarf stars are known for being unstable and variable in nature when compared to our Sun. As such, planets orbiting in close proximity would have to contend with flare ups and intense solar wind, which could gradually strip away their atmospheres. This raises another important aspect of exoplanet habitability research, which is the presence of magnetic fields.

To put it simply, Earth’s atmosphere is protected by a magnetic field that is driven by a dynamo effect in its outer core. This “magnetosphere” has prevented solar wind from stripping our atmosphere away, thus giving life a chance to emerge and evolve. In contrast, Mars lost its magnetosphere roughly 4.2 billion years ago, which led to its atmosphere being depleted and its surface becoming the cold, desiccated place it is today.

To test Proxima b’s potential habitability and capacity to retain liquid surface water, the team therefore assumed the presence of an Earth-like atmosphere et a magnetic field around the planet. They then accounted for the enhanced radiation coming from Proxima b. This was provided by the Harvard Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), where researchers determined the ultraviolet and x-ray spectrum of Proxima Centauri for this project.

From all of this, they constructed models that began to calculate the rate of atmospheric loss, using Earth’s atmosphere as a template. As Dr. Garcia-Sage explained:

“At Earth, the upper atmosphere is ionized and heated by ultraviolet and x-ray radiation from the Sun. Some of these ions and electrons escape from the upper atmosphere at the north and south poles. We have a model that calculates how fast the upper atmosphere is lost through these processes (it’s not very fast at Earth)… We then used that radiation as the input for our model and calculated a range of possible escape rates for Proxima Centauri b, based on varying levels of magnetic activity.”

Artist’s impression of the surface of the planet Proxima b orbiting the red dwarf star Proxima Centauri. The double star Alpha Centauri AB is visible to the upper right of Proxima itself. Credit: ESO

What they found was not very encouraging. In essence, Proxima b would not be able to retain an Earth-like atmosphere when subjected to Proxima Centauri’s intense radiation, even with the presence of a magnetic field. This means that unless Proxima b has had a very different kind of atmospheric history than Earth, it is most likely a lifeless ball of rock.

However, as Dr. Garcia-Sage put it, there are other factors to consider which their study simply can’t account for:

“We found that atmospheric losses are much stronger than they are at Earth, and the for high levels of magnetic activity that we expect at Proxima b, the escape rate was fast enough that an entire Earth-like atmosphere could be lost to space. That doesn’t take into account other things like volcanic activity or impacts with comets that might be able to replenish the atmosphere, but it does mean that when we’re trying to understand what processes shaped the atmosphere of Proxima b, we have to take into account the magnetic activity of the star. And understanding the atmosphere is an important part of understanding whether liquid water could exist on the surface of the planet and whether life could have evolved.”

So it’s not all bad news, but it doesn’t inspire a lot of confidence either. Unless Proxima b is a volcanically-active planet and subject to a lot of cometary impacts, it is not likely be temperate, water-bearing world. Most likely, its climate will be analogous to Mars – cold, dry, and with water existing mostly in the form of ice. And as for indigenous life emerging there, that’s not too likely either.

These and other recent studies have painted a rather bleak picture about the habitability of red dwarf star systems. Given that these are the most common types of stars in the known Universe, the statistical likelihood of finding a habitable planet beyond our Solar System appears to be dropping. Not exactly good news at all for those hoping that life will be found out there within their lifetimes!

But it is important to remember that what we can say definitely at this point about extra-solar planets is limited. In the coming years and decades, next-generation missions – like the James Webb Space Telescope (JWST) and the Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) – are sure to paint a more detailed picture. In the meantime, there’s still plenty of stars in the Universe, even if most of them are extremely far away!


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