プロキシマ・ケンタウリb

プロキシマ・ケンタウリbは地球に最も近い系外惑星^であり^、約4.2光年 （1.3パーセク）。^{[ 7 ]}プロキシマ・ケンタウリの周りを4.2光年（1.3パーセク）ごとに公転している。地球から約11.185日の距離0.048 AU 、^{[ 2 ]}地球から太陽までの距離の20倍以上もプロキシマ・ケンタウリに近い。^{[ 23 ]} 2021年現在プロキシマ・ケンタウリbには大きな離心率^{[ f ] [ 26 ]}があるかどうかは不明だが、傾斜角は存在しない可能性が高い。^{[ 27 ]}惑星の年齢は不明である。^{[ 28 ]}プロキシマ・ケンタウリ自体はアルファ・ケンタウリに捕獲された可能性があり、したがって、約50億歳である後者の恒星ペアと同じ年齢であるとは限らない。^{[ 21 ]}プロキシマ・ケンタウリbには衛星の安定した軌道はない可能性が高い。^{[ 29 ]}

2025年現在プロキシマ・ケンタウリbの推定最小質量は1.055 ± 0.055 M _🜨  ; ^{[ 2 ]}他の推定値も同様ですが、^{[ 30 ]}惑星の軌道傾斜角がまだ不明なため、すべての推定値は最小値です。 ^{[ 21 ]}主星の自転と同一平面上にある47°の傾斜角を仮定すると、その真の質量は1.44 ± 0.21 M _🜨 。^{[ 2 ]}これにより地球に似ているが、惑星の半径はよく分からず、決定が難しい。考えられる組成に基づく推定では、0.94 ～ 1.4 R 🜨 の範囲となる[ 5 _] ^{[ 31 ] 。また、}その値が以前の推定よりも低い場合、質量は地球型惑星と海王星型惑星の境界に近づく可能性がある^{[ 12 ]。}組成によっては、プロキシマ・ケンタウリbは、大きな核を持つ水星のような惑星（惑星の歴史の初期に特定の条件が必要となる）から、非常に水に富む惑星まで、幅広い可能性がある。プロキシマ・ケンタウリのFe – Si – Mg比の観測により、惑星の組成を決定できる可能性がある^{[ 32 ]。}これは、これらの比率がプロキシマ・ケンタウリ系のどの惑星体の比率ともほぼ一致すると予想されるためである。様々な観測により、これらの元素の太陽系に似た比率が見つかっている。^{[ 33 ]}

2021年現在、プロキシマ・ケンタウリbについてはほとんど知られていない。—主に恒星からの距離と公転周期^{[ 34 ]} —が、その物理的特性に関する多くのシミュレーションが行われています。 ^{[ 21 ]}地球のような組成を仮定した多くのシミュレーションとモデルが作成されており^{[ 35 ]} 、銀河環境、放射性崩壊と磁気誘導加熱による内部熱発生、^{[ g ]}惑星の自転、恒星放射の影響、惑星を構成する揮発性元素の量、およびこれらのパラメータの時間的変化の予測が含まれています。^{[ 33 ]}

プロキシマ・ケンタウリbは、地球とは異なる条件で形成されたと考えられ、水が少なく、衝突が強く、全体的に発達が速かったと仮定すると、現在の恒星からの距離で形成されたことになる。^{[ 38 ]}プロキシマ・ケンタウリbは、原始惑星系円盤の物質量が不十分であるため、プロキシマ・ケンタウリの現在の距離で形成されたとは考えにくい。代わりに、惑星、または原始惑星系の断片は、より遠い距離で形成され、その後プロキシマ・ケンタウリbの現在の軌道に移動したと考えられる。前駆物質の性質によっては、揮発性物質が豊富かもしれない。^{[ 6 ]}いくつかの異なる形成シナリオが考えられ、その多くはプロキシマ・ケンタウリの周囲に他の惑星が存在するかどうかに依存し、異なる組成をもたらすことになる。^{[ 39 ]}

プロキシマ・ケンタウリbは主星に潮汐固定されている可能性が高く、 ^{[ 29 ]} 1:1の軌道の場合、惑星の同じ面が常にプロキシマ・ケンタウリに面することになります。^{[ 28 ]} 1:1の潮汐固定では極端な気候になり、惑星の一部しか居住できないため、このような状況下で居住可能な条件が生じるかどうかは不明です。^{[ 40 ] [ 28 ]}

^{しかし、この惑星は潮汐ロックされていない可能性があります。プロキシマ・ケンタウリ b の離心率が 0.1 [ 41 ]} –0.06より大きい場合、水星のような 3:2 共鳴^{[ h ]}または 2:1 のような高次の共鳴に入る傾向があります。^{[ 42 ]}プロキシマ・ケンタウリの周りの他の惑星やアルファ・ケンタウリとの相互作用^{[ i ]}は、より高い離心率を励起する可能性があります。^{[ 43 ]}惑星が対称でない場合 (三軸)、離心率が低くても、潮汐ロックされていない軌道に捕獲される可能性があります。^{[ 44 ]}しかし、ロックされていない軌道は、惑星のマントルの潮汐加熱をもたらし、火山活動を増加させ、磁場を生成するダイナモを停止させる可能性があります。^{[ 45 ]}正確な力学は、惑星の内部構造と潮汐加熱に対するその進化に大きく依存する。^{[ 46 ]}ロックされていない惑星は、地球よりもはるかに強い海洋潮汐を経験する可能性がある。 ^{[ 47 ]}

2026年5月、プロキシマ・ケンタウリの研究により、プロキシマ・ケンタウリdとプロキシマ・ケンタウリbの両方で恒星と惑星の磁気相互作用の証拠が発見され、両方の惑星に磁場が存在する可能性が高いことが示唆された。同様の恒星と惑星の相互作用は、以前にYZ Ceti bでも観測されている。^{[ 48 ]}

プロキシマ・ケンタウリbは、恒星の古典的なハビタブルゾーン内に位置し^{[ 60 ]}、地球の放射の約65%を受けています。平衡温度は約234 K（-39 °C、-38 °F）と推定されています^{[ 6 ]}。プロキシマ・ケンタウリbの軌道特性、プロキシマ・ケンタウリから放出される放射線のスペクトル^{[ l ]} 、雲^{[ m ]}やもやの挙動など、さまざまな要因が、大気を持つプロキシマ・ケンタウリbの気候に影響を与えます^{[ 65 ] 。}   

プロキシマ・ケンタウリbの大気については、考えられるシナリオが2つあります。1つは、惑星の水が凝縮し、水素が宇宙空間に失われた場合で、惑星の初期の歴史以降、大気には酸素や二酸化炭素だけが残ったと考えられます。しかし、プロキシマ・ケンタウリbには原始的な水素大気があったか、恒星から遠く離れた場所で形成された可能性があり、その場合、水の流出は減少したと考えられます。^{[ 66 ]}したがって、プロキシマ・ケンタウリbは初期の歴史以降も水を保持していた可能性があります。^{[ 58 ]}大気が存在する場合、酸素や二酸化炭素などの酸素含有ガスが含まれている可能性が高いです。恒星の磁気活動と相まって、惑星に磁場があれば、地球から観測できるオーロラが発生するでしょう。 ^{[ 67 ] [ 68 ]}

地球の気候に使用される一般循環モデル^{[ 69 ]}を含む気候モデルは、プロキシマ・ケンタウリbの大気の特性をシミュレートするために使用されてきました。潮汐固定されているかどうか、水と二酸化炭素の量などの特性に応じて、いくつかのシナリオが可能です。部分的にまたは完全に氷で覆われた惑星、惑星全体または小さな海、または乾燥した陸地のみ、これらの組み合わせ^{[ 70 ]} 、 1つまたは2つの「目玉」^{[ n ] [ 72 ]}または液体の水があるロブスター型の領域（赤道付近で、各半球にほぼ同じ2つの領域があり、赤道からロブスターの爪のように生えている）^{[ 73 ]} 、または薄い（1キロメートル未満）氷で覆われ、場所によってはシャーベット状になっている可能性のある地下海^{[ 74 ] 。 [ 75 ]}その他の要因は次のとおりです。

• 対流の性質。^{[ 76 ]}
• 大陸の分布は炭酸塩-ケイ酸塩サイクルを維持し、それによって大気中の二酸化炭素濃度を安定させることができる。^{[ 77 ]}
• 銀河宇宙線の影響は、地球周辺よりもプロキシマ・ケンタウリb周辺でより顕著になると予想されている。^{[ 78 ]}
• 海洋の熱輸送は、居住可能な気候の範囲を広げる。^{[ 72 ]}
• 海洋の塩分濃度の変化は、海洋の特性を変化させる。^{[ 72 ]}
• オゾン化学は成層圏の温度を上昇させ、地表温度に影響を与える可能性がある。^{[ 31 ]}
• ロスビー波のダイナミクスを決定する惑星の自転周期。^{[ 79 ]}
• 氷床の底を溶かすことができる内部熱流。 ^{[ 80 ]}
• 海氷のダイナミクスは、地球規模の海洋凍結を引き起こす可能性がある。^{[ 81 ]}

大気の安定性は、現在不明ないくつかの要因の結果として、プロキシマ・ケンタウリbの居住可能性にとって大きな問題である。^{[ 82 ]}

• プロキシマ・ケンタウリからの紫外線とX線による強い照射は、居住可能性にとって大きな課題となっている。^{[ 22 ]}プロキシマ・ケンタウリbは、地球よりも約10～60倍の放射線を受けており^{[ 60 ]}、特にX線が多い。^{[ 83 ]}過去にはさらに多くの放射線を受けていた可能性があり^{[ 84 ]}、累積XUV放射線量は地球の7～16倍にも達する可能性がある。^{[ 85 ]}紫外線とX線は、水素が放射線を容易に吸収し、容易に放出しないため、大気を効果的に蒸発させることができる^{[ 23 ]}。そのため、水素原子と分子の速度が惑星の重力場から脱出するのに十分な速度になるまで温暖化が進む。^{[ 86 ]}紫外線とX線は、水を水素と酸素に分解し、惑星の外気圏の水素を加熱して脱出させることで、水を除去することができる。水素は、酸素^{[ 87 ]}や窒素などの他の元素を引きずり出すことができる。^{[ 88 ]}窒素と二酸化炭素は自然に大気から逃げ出すことができるが、このプロセスによって地球型惑星の窒素と二酸化炭素の含有量が大幅に減少する可能性は低い。^{[ 89 ]}
• 恒星風とコロナ質量放出は、大気にとってさらに大きな脅威です。^{[ 23 ]}プロキシマ・ケンタウリbに衝突する恒星風の量は、地球に衝突する量の4～80倍にも達する可能性があり、^{[ 85 ]}圧力は太陽の恒星風の約1万倍にもなります。^{[ 90 ]}より強い紫外線とX線放射は、惑星の大気を磁場の外側に持ち上げ、恒星風と質量放出によって引き起こされる損失を増加させる可能性があります。^{[ 91 ]}プロキシマ・ケンタウリbのような惑星は、強い惑星磁場の存在を不可能にする内部構造を発達させる可能性があります。^{[ 92 ]}
• プロキシマ・ケンタウリbの恒星からの距離では、恒星風は地球周辺よりも10～1,000倍密度が高いと考えられている。これは、プロキシマ・ケンタウリの磁場の強さ^{[ 93 ]}と段階（プロキシマ・ケンタウリは7年周期の磁気サイクルを持つ）^{[ 94 ]}によって異なる。 2018年現在惑星に磁場があるかどうかは不明であり^{[ 22 ]}、上層大気には独自の磁場がある可能性がある^{[ 91 ]} 。プロキシマ・ケンタウリbの磁場の強度によっては、恒星風が惑星の大気の奥深くまで侵入し、その一部が剥ぎ取られる可能性があり^{[ 95 ]} 、日単位および年単位の時間スケールで大きな変動がある^{[ 93 ] 。}
• 惑星が恒星に潮汐固定されている場合、夜側の大気は崩壊する可能性がある。^{[ 96 ]}これは特に二酸化炭素が優勢な大気にとって危険であるが、二酸化炭素の氷河は循環する可能性がある。^{[ 97 ]}
• 太陽のような恒星とは異なり、プロキシマ・ケンタウリのハビタブルゾーンは、恒星が前主系列星^{[ o ]}段階にあった初期には、恒星からもっと遠かったと考えられます^{[ 98 ] [ 99 ]}。プロキシマ・ケンタウリの場合、惑星が現在の軌道で形成されたと仮定すると、水が凝縮するには恒星に近すぎる状態で最大1億8000万年も過ごした可能性があります^{[ 58 ]} 。そのため、プロキシマ・ケンタウリbは暴走温室効果に見舞われ、惑星の水が蒸気に蒸発し^{[ 100 ]}、その後、紫外線によって水素と酸素に分解された可能性があります。水素、ひいては水はその後失われ^{[ 58 ]} 、金星で起こったと考えられていることと同様です^{[ 101 ]}。
• プロキシマ・ケンタウリbへの衝突事象の特徴は現時点では完全に推測の域を出ないが、大気を不安定化させ^{[ 102 ]}、海を沸騰させる可能性がある^{[ 19 ] 。}
• 氷に覆われたプロキシマ・ケンタウリbは、地下に海があり、木星の衛星イオの火山活動に匹敵する速度で低温火山活動を起こすと予想されている。^{[ 74 ]}この低温火山活動は、木星のもう一つの衛星エウロパのそれに匹敵する薄い外気圏を生成するだろう。^{[ 103 ]}

プロキシマ・ケンタウリbが元の大気を失ったとしても、火山活動によってしばらくすると大気が再構築される可能性がある。第二の大気には二酸化炭素が含まれる可能性が高く^{[ 40 ]}、地球のような大気よりも安定している^{[ 33 ]。}特に海洋が存在する場合は、その大きさ、大気の質量、組成によっては、大気の崩壊を防ぐのに寄与する可能性がある^{[ 45 ]} 。さらに、もし存在するならば、系外彗星の衝突によってプロキシマ・ケンタウリbに水が供給される可能性がある^{[ 104 ] 。}

発達中の惑星に水を供給するメカニズムは数多くありますが、プロキシマ・ケンタウリbがどれだけの水を受け取ったかは不明です。^{[ 38 ]} Ribasらによる2016年のモデリングでは、プロキシマ・ケンタウリbが失った水は地球の海洋1つ分に相当する量以下であると示されています^{[ 22 ]}が、その後の研究では、失われた水の量はかなり大きい可能性があることが示唆され^{[ 105 ]}、Airapetianらによる2017年の研究では、大気は1000万年以内に失われると結論付けられました。^{[ 106 ]}ただし、これらの推定値は大気の初期質量に大きく依存するため、非常に不確実です。^{[ 45 ]}

赤色矮星の居住可能性は議論の的となっているテーマであり、^{[ 28 ]}いくつかの考慮事項がある。

• プロキシマ・ケンタウリの活動と潮汐固定の両方が、惑星上でのこれらの条件の確立を妨げるだろう。^{[ 6 ]}
• XUV放射とは異なり、プロキシマ・ケンタウリbのUV放射はより赤みがかっており（より低温）、そのため有機化合物との相互作用が少なく^{[ 108 ] 、オゾンの生成量も少ない可能性がある[ 109 ]}。逆に、恒星活動によってオゾン層が十分に破壊され、UV放射が危険なレベルまで増加する可能性がある^{[ 45 ] [ 110 ] 。}
• 軌道の偏心率によっては、軌道の一部で居住可能領域の外側に位置する可能性がある。^{[ 28 ]}
• プロキシマ・ケンタウリbの大気中には、酸素^{[ 111 ]}および/または一酸化炭素が有毒な量まで蓄積する可能性がある。^{[ 112 ]}しかし、高濃度の酸素は複雑な生物の進化を助ける可能性がある。^{[ 111 ]}
• 海洋が存在する場合、潮汐は沿岸の景観の浸水と乾燥を引き起こし、生命の発達に適した化学反応を誘発する可能性がある^{[ 113 ]。}また、昼夜サイクルがない潮汐固定惑星では発達しない昼夜サイクルなどの生物リズムの進化を促進し^{[ 114 ]} 、海洋を混合して栄養素を供給および再分配し[115]、地球上の赤潮のような海洋生物の周期的な拡大を刺激する可能性がある^{[ 116 ] 。}しかし、非常に強い潮汐は大陸​​の極端な侵食と激しい潮汐加熱を引き起こし、居住可能性を損なう可能^{性がある[ 117 ] 。}

一方、プロキシマ・ケンタウリのような赤色矮星は、太陽よりもはるかに長い寿命を持ち、宇宙の推定年齢を超えているため、生命が発達するのに十分な時間がある。^{[ 118 ]}プロキシマ・ケンタウリから放出される放射線は、酸素を生成する光合成には適していないが、無酸素光合成には十分である^{[ 119 ]。}ただし、無酸素光合成に依存する生命をどのように検出できるかは不明である。^{[ 120 ]} 2017年の研究では、光合成に基づくプロキシマ・ケンタウリbの生態系の生産性は、地球の約20%であると推定されている。^{[ 121 ]}