Земля-экзопланета для инопланетян. Вот что они увидят

Изучение экзопланет значительно повзрослело за последние десять лет. За это время было открыто большинство из более чем 4000 известных нам экзопланет. Именно в это время процесс начал смещаться от процесса открытия к характеристике. Более того, приборы следующего поколения позволят проводить исследования, которые позволят многое узнать о поверхности и атмосфере экзопланет.

Это естественно ставит вопрос: Что бы увидели достаточно развитые виды, если бы они изучали нашу планету? Используя многоволновые данные земли, команда ученых Калтеха смогла построить карту того, как Земля будет выглядеть для далеких инопланетных наблюдателей. Помимо устранения зуда любопытства, это исследование также может помочь астрономам восстановить особенности поверхности» земных » экзопланет в будущем.

Исследование, в котором описываются выводы команды, озаглавленное «Земля как экзопланета: двумерная карта пришельцев», недавно появилось в журнале Наука Mag и планируется к публикации в Астрофизический Журнал Письма. Исследование проводилось под руководством Siteng Fan и включало нескольких исследователей из отдела геологических и планетарных наук Калифорнийского технологического института (GPS) и Лаборатории реактивного движения НАСА.

При поиске потенциально обитаемых планет за пределами нашей Солнечной системы ученые вынуждены прибегать к косвенному подходу. Учитывая, что большинство экзопланет нельзя наблюдать непосредственно, чтобы узнать об их атмосферном составе или особенностях поверхности (ака. Прямая визуализация), ученые должны довольствоваться показаниями, которые показывают, насколько» похожа на Землю » планета.

Как фан сказал Вселенной сегодня по электронной почте, это отражает ограничения, которые астрономы и исследования экзопланет в настоящее время вынуждены бороться с:

«Во-первых, текущие исследования экзопланет не выяснили, какие наименьшие требования предъявляются к обитаемости. Есть некоторые предложенные критерии, но мы не уверены, являются ли они достаточными или необходимыми. Во-вторых, даже с учетом этих критериев современные методы наблюдения недостаточно хороши для подтверждения обитаемости, особенно на земных экзопланетах из-за трудности их обнаружения и ограничения.»

Учитывая, что Земля является единственной известной нам планетой, способной поддерживать жизнь, команда предположила, что удаленные наблюдения Земли могут выступать в качестве прокси для обитаемой экзопланеты, наблюдаемой далекой цивилизацией. — Земля-единственная известная нам планета, на которой есть жизнь, — сказал Фан. «Изучение того, как выглядит Земля для далеких наблюдателей, даст нам направление, как найти потенциальные обитаемые экзопланеты.»

Одним из наиболее важных элементов климата Земли (и который имеет решающее значение для всей жизни на ее поверхности) является водный цикл, который имеет три различных фазы. К ним относятся наличие водяного пара в атмосфере, облака конденсированной воды и частиц льда, а также наличие водоемов на поверхности.

Поэтому наличие их можно было бы считать потенциальными признаками обитаемости и даже признаками жизни (ака. биосигналы), которые можно было наблюдать на расстоянии. Следовательно, способность идентифицировать особенности поверхности и облака на экзопланетах будет иметь важное значение для установления ограничений на их обитаемость.

Чтобы определить, как будет выглядеть Земля для удаленных наблюдателей, команда собрала 9740 снимков Земли, которые были сделаны спутником NASA Deep Space Climate Observatory (DSCOVR). Снимки были сделаны каждые 68 до 110 минут в течение двух лет (2016 и 2017) и удалось захватить свет, отраженный от атмосферы Земли на нескольких длинах волн.

Фан и его коллеги затем объединили изображения, чтобы сформировать 10-точечный спектр отражения, нанесенный на график с течением времени, которые затем были интегрированы по диску Земли. Это эффективно воспроизводило то, как Земля могла бы выглядеть для наблюдателя n на расстоянии многих световых лет, если бы они наблюдали Землю в течение двух лет.

Особенности поверхности могут быть более заметны с помощью нового метода, разработанного в Caltech. Кредит: IAU / L. Calçada

«Мы обнаружили, что вторая главная составляющая кривой освещенности Земли сильно коррелирует с наземной долей освещенного полушария (r^2=0,91)», — сказал Фан. «В сочетании с геометрией просмотра, реконструкция карты становится проблемой линейной регрессии.»

Проанализировав полученные кривые и сравнив их с исходными изображениями, исследовательская группа обнаружила, какие параметры кривых соответствовали земному и облачному покрову. Затем они выбрали параметры, наиболее тесно связанные с площадью суши, и скорректировали их в соответствии с 24-часовым вращением Земли, что дало им контурную карту (показанную выше), которая представляла, как будет выглядеть кривая света Земли с расстояния в световые годы.

Черные линии представляют собой параметр характеристики поверхности и приблизительно соответствуют береговым линиям основных континентов. Они также окрашены в зеленый цвет, чтобы обеспечить приблизительное представление Африки (в центре), Азии (вверху справа), Северной и Южной Америки (слева) и Антарктиды (внизу). То, что находится между ними, представляет собой океаны Земли, причем более мелкие участки обозначены красным цветом, а более глубокие-синим.

Такие представления, примененные к кривым света далеких экзопланет, могли бы позволить астрономам оценить, есть ли у экзопланеты океаны, облака и ледяные шапки – все необходимые элементы «земного типа» (ака. обитаемая) экзопланета. Как фанатский дед:

«Анализ световых кривых в этой работе имеет значение для определения геологических особенностей и климатических систем на экзопланете. Мы обнаружили, что в вариации кривой света Земли доминируют облака и земля/океан, которые имеют решающее значение для жизни на Земле. Таким образом, экзопланеты, подобные Земле, которые имеют такие особенности, с большей вероятностью будут содержать жизнь.»

В чистом будущем, инструменты следующего поколения, такие как Космический Телескоп Джеймса Уэбба (JWST) позволит проводить самые подробные обследования экзопланет на сегодняшний день. Кроме того, наземные инструменты, которые выходят в интернет в следующем десятилетии-как Чрезвычайно Большой Телескоп (ЭЛТ), в Тридцатиметровый Телескоп (TMT), и Гигантский Магелланов Телескоп (GMT) — как ожидается, позволит проводить прямые исследования изображений небольших скалистых планет, которые вращаются ближе к своим звездам.

С помощью исследований, которые помогают решить особенности поверхности и атмосферных условий, астрономы могут, наконец, с уверенностью сказать, какие экзопланеты являются обитаемыми, а какие нет. если повезет, открытие Земли 2.0 (или нескольких земель в этом отношении) может быть прямо за углом!

https://www.universetoday.com/143176/earth-is-an-exoplanet-to-aliens-this-is-what-theyd-see/

Ссылка на основную публикацию