Simulaties suggereren dat Proxima b – door de geringe afstand tot de moederster – een eventuele atmosfeer allang is kwijtgeraakt.

Bijna een jaar geleden kondigden astronomen een geweldige ontdekking aan. Ze hadden rond de dichtstbijzijnde planeet een aardachtige exoplaneet ontdekt. De planeet cirkelt – op amper vier lichtjaar afstand – rond de rode dwergster Proxima Centauri en kreeg de naam Proxima b.

In de leefbare zone
Proxima b is niet alleen opwindend, omdat de exoplaneet aardachtig is en heel dicht bij ons in de buurt staat. De planeet bevindt zich ook nog eens in de leefbare zone. Dat betekent dat het met het oog op de afstand tot de moederster mogelijk wordt geacht dat op de planeet vloeibaar water – een belangrijke vereiste voor leven zoals wij dat kennen – te vinden is.

Atmosfeer
Maar het leven zoals wij dat kennen, heeft niet alleen water nodig. Het vereist ook een atmosfeer. En onduidelijk was of Proxima b die bezat, want we hebben de planeet nog niet voor zijn moederster langs zien bewegen. Maar hoe kunnen we er dan achter komen of Proxima b een atmosfeer bezit? Er is op dit moment maar één optie: de situatie nabootsen in simulaties en zien wat er gebeurt. En dat hebben onderzoekers nu gedaan.

Hoe raakt een planeet zijn atmosfeer kwijt?

Wanneer een planeet dicht bij een zeer actieve ster staat, kan het zomaar gebeuren dat deze langzaam maar zeker zijn atmosfeer kwijtraakt. Ultraviolette straling ioniseert de atmosferische gassen, zodat elektronen vrijkomen. Die elektronen hebben voldoende energie om aan de zwaartekracht van de planeet en dus uit de atmosfeer te ontsnappen. En naarmate meer negatief geladen elektronen de atmosfeer verlaten, trekken ze positief geladen ionen met zich mee, de ruimte in. In de leefbare zone rondom Proxima Centauri heeft Proxima b te maken met extreme ultraviolette straling die honderden keren heftiger is dan de ultraviolette straling waar de aarde mee te maken heeft. Die straling genereert voldoende energie om de lichtere moleculen – zoals waterstof – maar door de tijd heen ook zwaardere elementen – zoals zuurstof en stikstof – uit de atmosfeer te dringen.

Modellen
De onderzoekers gingen met behulp van een computermodel na wat er gebeurt wanneer de aarde op de plek van Proxima b rond Proxima Centauri zou cirkelen. “We besloten de enige leefbare planeet die we tot op heden kennen – de aarde – te nemen en te plaatsen op de plek van Proxima b,” vertelt onderzoeker Katherine Garcia-Sage hierover. In het model werd niet alleen een planeet ter grootte van de aarde op de plek van Proxima b geplaatst: de onderzoekers simuleerden ook de aardse atmosfeer, het aardmagnetisch veld en de aardse zwaartekracht. Daarnaast berekenden ze hoeveel straling de ster Proxima Centauri gemiddeld produceert (gebaseerd op observaties van NASA’s röntgenobservatorium Chandra). Op basis van al die data simuleerden de onderzoekers het effect dat de straling en zonnevlammen van Proxima Centauri op Proxima b heeft. “De vraag is: hoeveel van de atmosfeer gaat verloren en hoe snel gaat dat?” legt onderzoeker Ofer Cohen uit. “Als we die tijdsduur kunnen schatten, kunnen we berekenen hoelang het duurt voor de atmosfeer compleet is verdwenen en dat vergelijken met de levensduur van de planeet.”

Slecht nieuws
Uit de simulaties blijkt dat Proxima Centauri een aardachtige atmosfeer rond een planeet op de plek van Proxima b ongeveer 10.000 keer sneller aantast dan de zon de aardse atmosfeer aantast. In het gunstigste geval zou Proxima b zijn atmosfeer over zo’n twee miljard jaar kwijtraken. in het slechtste geval binnen 100 miljoen jaar. Beide scenario’s suggereren hetzelfde: de 4 miljard jaar oude Proxima b is zijn atmosfeer allang kwijt. “Het kan heel interessant worden als een exoplaneet zijn atmosfeer vast kan houden,” stelt onderzoeker Jeremy Drake. “Maar de snelheid waarmee Proxima b zijn atmosfeer verliest, ligt zo hoog dat het onaannemelijk lijkt dat de planeet leefbaar is.”

Het onderzoek trekt niet alleen de leefbaarheid van Proxima b, maar van alle planeten rond rode dwergen, in twijfel. Op dit moment wordt er rond die rode dwergsterren veelvuldig gezocht naar exoplaneten, omdat de sterren de koudste, kleinste en meest voorkomende sterren in het sterrenstelsel zijn. Omdat deze sterren kleiner en koeler zijn, moeten exoplaneten heel dicht bij hun ster staan om het stempel ‘potentieel leefbaar’ mee te krijgen. Maar dit onderzoek suggereert dat het met het oog op de leefbaarheid helemaal niet zo handig is om dicht bij een rode dwerg in de buurt te staan. Want dan lijkt een eventuele atmosfeer als verloren te worden beschouwd (als er op het oppervlak van de planeet tenminste geen processen spelen die het atmosferisch verlies compenseren, denk bijvoorbeeld aan enorme vulkanische activiteit).