Моделирование Земли может стать ключом к поиску обитаемых миров в Галактике

Фото из открытых источников

Из десятков тысяч кандидатов и 6000 подтвержденных экзопланет ни одна не похожа на Землю. Некоторые примерно соответствуют размерам Земли, но большинство из них вращаются вокруг звезд, гораздо более тусклых и холодных, чем наше Солнце, и хотя у других может быть атмосфера, исследования все еще продолжаются.

Миссия PLATO Европейского космического агентства (ESA) стартует в следующем году для поиска планет размером с Землю, вращающихся вокруг звезд, подобных Солнцу. Однако поиски двойника Земли сопряжены со множеством трудностей, поскольку размер объекта не означает, что он похож на Землю.

В будущем обсерватории, возможно, смогут наблюдать за проникновением света звёзд сквозь атмосферы этих планет. В этих сигналах мы, возможно, найдём ответы на свои вопросы, хотя они и не будут очевидны.

Во многих случаях свидетельства жизни, известные как биосигнатуры, или признаки развитой цивилизации, известные как техносигнатуры, будут крайне незначительными. Но нам может быть трудно найти доказательства пригодности для жизни.

Именно поэтому исследователи разработали захватывающую модель нашей собственной Земли. Статья с описанием модели была опубликована в The Planetary Science Journal.

«Суть в том, что единственная обитаемая планета, о которой мы точно знаем, а также единственная планета, на которой точно живут люди, — это наша собственная планета», — сказала ведущий автор исследования Саманта Гилберт-Янизек из Калифорнийского университета в Риверсайде. «К счастью, благодаря значительному прогрессу в науках о Земле за последние несколько столетий, мы многое знаем о том, как устроена Земля».

Исследование, проведенное в Вашингтонском университете, было посвящено взаимосвязи геологических процессов под нашими ногами, воздуха, которым мы дышим, и роли солнечного света.

«Один из пробелов, который мы заметили в литературе, заключается в том, что никто не создал модель, которая бы в полной мере имитировала обитаемость Земли, учитывая всю планету», — пояснила Гилберт-Янизек. «Это означает ядро, мантию, поверхность, атмосферу, а также, конечно же, энергию, поглощенную Солнцем, нашей звездой».

Команда объединила все эти компоненты, а затем нажала кнопку воспроизведения. Они увидели, как наша планета менялась на протяжении 4,5 миллиардов лет своей истории и как она может измениться в следующие 500 миллионов лет.

«Если мы сможем создать модель, которая с некоторой точностью воссоздаст Землю, то сможем попытаться применить ее для моделирования экзопланет, которые мы надеемся обнаружить в будущем с помощью Обсерватории обитаемых миров (HWO)», — сказала Гилберт-Янизек.

Эта модель будет полезна не только после ввода в эксплуатацию телескопов следующего поколения: она важна уже сейчас. 

Это потому, что знание того, что еще можно открыть, повлияет на то, как будут проектироваться будущие космические телескопы, такие как Обсерватория обитаемых миров и другие инструменты.

Модель точно предсказала 19 свойств планет, хотя и не учла влияние жизни. Но это может означать, что каменистые миры с атмосферами, не соответствующими модели, могут дать нам подсказки о потенциальном наличии жизни. 

«Мы определили несколько направлений дальнейшей работы, которые помогут сделать модель более полной и ответить на некоторые из наиболее сложных вопросов, которые возникнут у теоретиков, когда мы будем пытаться понять, как создать максимально мощный телескоп», — пояснила Гилберт-Янизек. «Я надеюсь, что общественность понимает, насколько захватывающими являются научные исследования, которые мы вот-вот начнем проводить; сейчас крайне важно продолжать инвестировать в них, чтобы обеспечить дальнейшее развитие науки».