Proxima b — hiukkastuulelta turvassa
Magneettikenttä on avain elinkelpoisuuteen. Maassa meitä suojaa Maan magneettinen dynamo, joka tuottaa ympärillemme magneettisen suojamuurin. Kenttä muodostuu, kun planeettamme nestemäisessä ulkoytimessä virtaava sula metalli liikuttaa mukanaan sähkövarauksia. Liikkuva sähkövaraus tuottaa magneettikentän, joka kietoo planeettamme syleilyynsä ja ulottuu voimakkaana kauas ilmakehämme ulkopuolelle. Kun Auringosta ryöppyävä varattujen hiukkasten vuo saapuu planeettaamme kohti, magneettikenttä muuttaa hiukkasten suuntaa. Ne eivät pääse iskeytymään Maan pintaan, vaan ohjautuvat ohi jatkaen matkaansa planeettojenväliseen avaruuteen. Pieni osa tosin jää napa-alueilla Maan magneettikentän vangiksi, ja päätyy tuottamaan revontuliksi kutsutun kauniin valoilmiön napa-alueiden taivaille.
Toisilla maankaltaisilla planeetoilla on myös oltava voimakas magneettikenttä suojanaan, jotta ne voisivat ylläpitää elinkelpoisia pintaolosuhteita. Puuttuva tai liian heikko magneettikenttä, kuten vaikkapa Marsilla, saisi tähden voimakkaan hiukkastuulen ja koronan massapurkaukset riistämään planeetoilta kaasukehänsä miljoonien vuosien aikaskaalassa. Se merkitsisi elinkelpoisuuden katoamista ikuisiksi ajoiksi, eikä elämää voisi syntyä sellaisten maailmojen puitteissa. Tilanne on akuutein punaisten kääpiötähtien järjestelmissä, joissa lämpötilaolosuhteiltaan elinkelpoisuuden mahdollistava alue sijaitsee aivan tähden lähellä. Niitä ei ehkä pelasta mikään, koska tähden ja planeetan magneettikenttien kenttäviivojen yhdistyminen saattaa tuottaa hiukkassäteilyn pikatien, joka suuntaa tähden hiukkastuulen planeettaa kohti riipien sen kaasukehän mennessään. Kriittisenä tekijänä on kuitenkin planeettojen magneettisten suojakilpien voimakkuus. Voimakkuuksista taas on ollut äärimmäisen vaikeaa saada suoria havaintoja.
Proxima Centaurin magneettiset maailmat
Lähitähtemme Proxima Centauri purkautuu usein ja voimalla. Sen voimakkain rekisteröity roihupurkaus oli jopa niin voimakas, että se muutti tähden muutamaksi minuutiksi paljaalla silmällä näkyväksi vuonna 2016. Maanpäällisillä teleskoopeilla havaittu superroihu kirkasti Proxima Centauria peräti 68 kertaiseksi vapauttaen enemmän energiaa kuin yksikään modernin tähtitieteen aikakautena sattunut Auringon purkaus. Purkaus vaikuttaa suorastaan hämmästyttävän voimakkaalta, kun huomioimme, että Aurinko on massaltaan lähes kymmenkertainen ja kirkkaudeltaan noin 600 kertainen piskuiseen naapuriinsa verrattuna. Eikä superroihu saapunut yksinään. Proxima Purkautuu jatkuvasti, tuottaen lukemattomia pienempiä ja suurempia hiukkaspurkauksia kohti planeettakuntaansa. Purkaukset puolestaan heikentävät järjestelmän planeetoista Proxima b:n edellytyksiä pysytellä elinkelpoisena.
Purkaukset, niiden voimakkuudet ja ajankohdat, sisältävät informaatiota, joka kertoo tähdestä tarkkoja tietoja. Proxima purkautuu niin usein, että neljänneksen verran kaikesta ajasta meneillään on jonkinlainen lisääntyneen säteilyn perusteella havaittavissa oleva purkaus. Purkaukset eivät kuitenkaan tapahdu satunnaisina aikoina, vaan niiden määrässä esiintyy omituinen jaksollisuus. Noin viiden päivän välein purkauksia vaikuttaa esiintyvän merkittävästi enemmän kuin muina aikoina. Tyypillisesti roihupurkausten tapahtuminen on täysin satunnaista, ja yksittäinen purkaus voi tapahtua tähden pinnalla aivan missä kohtaa hyvänsä. Viiden päivän välein toistuva aktiivisemman purkautuvuuden jakso on kuitenkin erikoisuus, joka vaatii selityksensä. Jakso sattuu osumaan yksiin tähden sisimmän planeetan, Proxima d:n kiertoajan kanssa. Aina Proxima d:n ollessa tähden etupuolella, vaikkei se kuljekaan tähden pinnan editse, näemme Proxima Centaurin pinnalla tavallista useampia roihupurkauksia. Planeetalla ja purkauksilla on siten ilmeinen yhteys.
Yhteys on tuskin sattumaa, vaan planeetta saa luultavasti tähden magneettikentän vapauttamaan energiaa roihupurkauksina kulkiessaan pinnan eri alueiden läheltä. Se on mahdollista vain, jos sisimmällä planeetalla on itselläänkin voimakas magneettikenttä, joka vuorovaikuttaa tähden magneettikentän kanssa. Mutta Proxima d on minimimassaltaan vain neljänneksen Maan massasta. Se on siten suurella todennäköisyydellä merkittävästi Maata pienempi. Vaikuttaakseen tähtensä purkautuvuuteen havaitulla tavalla, sen magneetikentän olisi oltava arviolta 8-230 gaussin luokkaa. Se vastaa paljon voimakkaampaa magneettikenttää kuin Maalla — Maan kentänvoimakkuus vaihtelee päiväntasaajan 0.25 gaussin lukemista napa-alueiden 0.65 gaussiin. Proxima d:n tulisi siis Maata pienempänä planeettana kyetä tuottamaan noin 10-900 -kertainen magneettikentänvoimakkuus. Havainto vaikuttaa hämmentävältä, koska niin suuriin kenttiin yltää aurinkokunnassa vain planeetoista magneettisin, Jupiter. Sen kentänvoimakkuus on napa-alueilla 10-14 gaussia.
Myös Proxima b näyttää olevan yhteydessä tähteen magneettikenttänsä välityksellä, joskin vain hyvin heikolla tavalla. Sen syklisestä vaikutuksesta purkausten voimakkuuteen on viitteellistä todistusaineistoa, mutta tulkinnallisesti tilanne on varsin suoraviivainen. Jos Proxima d:n magneettikenttä on niin voimakas kuin tutkijat arvelevat, on koostumukseltaan todennäköisesti lähes samanlaisen mutta massaltaan suuremman sisarplaneetan Proxima b oltava myös voimakkaan magneettisen dynamon omaava maailma. Todennäköisyyttä parantaa suurempi massa. Se saa planeetan sisuksen kuumemmaksi ja magneettikentän tuottava sulan ulkoytimen virtausjärjestelmä pysyy käynnissä helpommin. Planeetoilla on siten magneettiset suojakilpensä tähden hiukkasryöppyjä vastaan. Mutta riittääkö se tekemään Proxima b:n olosuhteista elämälle suotuisat?
Vähintäänkin kymmenkertainen magneettikentänvoimakkuus verrattuna Maahan tuottaa merkittävän suojan Proxima Centaurin tähtituulta ja varattujen hiukkasten purkauksia vastaan. Proxima Centaurin normaalilta tähtituulelta on arvioitu kuitenkin suojaavan jo yhtä voimakas magneettikenttä kuin omalla planeetallamme. Elinkelpoisuutta siis tuskin rajoittaa tavallinen tähtituuli. Sen puitteissa Proxima b voi pitää kiinni kaasukehästään ja säilyttää elinkelpoisuutensa mainiosti. Runsaat purkaukset kuitenkin nostavat magneettisen suojauksen vaatimustasoa. Voimakkaat hiukkaspurkaukset vaativat voimakkaamman magneettikentän, tai sitten magneettikentän on suuntauduttava paremmin suojaamaan tähden hiukkasryöpyiltä. Jos magneettikenttä on merkittävästi Maata voimakkaampi, edes suuret Proxima Centaurin massapurkaukset eivät kuitenkaan riitä riistämään planeetan elinkelpoisuutta.
Maankaltainen magneettikenttä riittää sekin pitkälle, jos planeetan pyörähdysakseli on kallistunut vähemmän suhteessa sen ratatasoon kuin Maalla. Pyörimisakselin voimakas kallistuskulma saisi jaksollisesti magneettiset napa-alueet osoittamaan tähteen päin antaen hiukkaspurkauksille paremman mahdollisuuden savuttaa planeetan kaasukehä ja pinta. Se olisi myrkkyä elinkelpoisuudelle maankaltaisella planeetalla, mutta merkittävästi Maata voimakkaampi magneettinen suojaus torjuisi silloinkin suurimmat vahingot. Vaikuttaa siksi siltä, että Proxima b:n pinta saattaa hyvinkin pysyä hiukkastuulelta hyvässä turvassa ja planeetan elinkelposuudella on kuin onkin mahdollisuus.
Magneettikenttä ei kuitenkaan torju kaikkea. Se ei tarjoa suojaa voimakkaalta ultraviolettisäteilyltä, joka hajottaa herkästi tähteään lähellä olevan kiviplaneetan kaasukehän molekyylejä. Veden hajoaminen on erityisen merkittävässä roolissa. Vaikka Proxima b on saattanut olla alkujaan hyvinkin vetinen, se on voinut menettää jopa kaiken pintansa ja kaasukehänsä veden tähtensä säteilyn hajottaessa molekyylejä ja vedyn karatessa avaruuteen. Ehkäpä Proxima Centaurin planeetat ovat magneettikenttien suojissa, ja turvassa hiukkaspurkauksilta. Mutta se ei nykytiedon valossa riitä Proxima b:n elinkelpoisuuden takeeksi, vaan tarvitaan myös merkittävää suojaa energeettiseltä ultraviolettisäteilyltä. Sellaisen olemassaolosta taas ei voida toistaiseksi sanoa yhtään mitään perustuen havaintoihin planeetasta ja planeettakunnasta. On siksi edelleen odotettava tarkempien havaintojen mukanaan tuomia uusia tuloksia.