2771
Планети можуть бути придатними для життя, але не обов’язково населеними. Як же перевірити це для екзопланет, що знаходяться за десятки, сотні й тисячі світлових років, якщо спостерігати за ними лише через телескопи? Виявилося, що для цього достатньо створити цифрову модель безжиттєвої Землі та використовувати її як еталон.
Комп’ютерна модель безжиттєвої Землі
Таку модель створили вчені зі США. Вони побудували комп’ютерну модель нашої планети, у якій повністю виключено вплив живих організмів. Вона відтворює взаємодію геологічних і атмосферних процесів протягом мільярдів років. Мета розробки — відокремити потенційно придатні для життя планети від тих, на яких життя справді є.
Модель дозволяє розрахувати, які характеристики атмосфери можуть виникнути виключно внаслідок геологічних процесів, без участі біології. Це важливо під час пошуку біосигнатур, тобто хімічних речовин в атмосфері екзопланет, які можуть вказувати на існування живих організмів.
На відміну від попередніх розробок, нова модель поєднує кілька взаємопов’язаних фізичних і геохімічних процесів. Вона побудована на програмному комплексі VPLanet і доповнена розрахунками вуглецевого циклу, переносу води між мантією і поверхнею, випаровування, опадів та атмосферної динаміки. Враховуються вулканічне виділення вуглекислого газу, хімічне вивітрювання гірських порід, поглинання CO₂ океаном і його повернення в атмосферу.
Як модель будувалася і перевірялася
Модель є одномірною системою, яка пов’язує ядро, мантію, земну кору і клімат. Розрахунок охоплює період від 50 млн років після формування Землі до віку 5 млрд років, що приблизно на 500 млн років більше за наш вік. Початковий етап існування планети з глобальним океаном магми не моделювався.
Для перевірки розробники зіставили результати з 19 характеристиками доіндустріальної Землі: температурою поверхні і мантії, тепловим потоком з надр, параметрами земного ядра, магнітним полем, альбедо поверхні та складом атмосфери. Отримані значення вклалися в межі похибок вимірювань.
Моделювана безжиттєва Земля зберігає умови, що допускають існування рідкої води, проте її атмосфера не містить значних обсягів кисню, озону і метану. Через це в спектрі відсутні характерні смуги поглинання цих газів, зокрема смуга кисню близько 0,76 мкм і озону близько 0,25 мкм.
Значення для пошуку життя
Дослідники також розрахували можливі спектри світла Сонця, відбитого від безжиттєвої Землі, у діапазоні довжин хвиль 0,2–2,0 мкм. Цей розрахунок допоможе проектувати майбутню космічну обсерваторію для пошуку придатних для життя світів — Habitable Worlds Observatory (HWO). У цьому випадку Земля слугує калібрувальним інструментом для цього телескопа.
Головний результат роботи полягає в тому, що планета може зберігати придатні для життя умови протягом геологічних епох без участі біологічних процесів. Інакше кажучи, за всіма ознаками життя могло зародитися в таких умовах, але могло і не статися.
Автори розраховують використовувати розробку як еталон для пошуку біосигнатур в атмосферах екзопланет. Якщо спектр екзопланети не можна пояснити сукупністю відомих небіологічних процесів, як у випадку безжиттєвої Землі, це стане підставою для ретельнішого пошуку життя на ній.
Джерело: toneto.net
