MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
Планеты могут быть пригодными для возникновения жизни, но не обязательно обитаемыми. Но как об этом узнать за десятки, сотни и тысячи световых лет, наблюдая за экзопланетами только в телескопы? Оказалось, для этого достаточно создать цифровую модель безжизненной Земли и использовать её как эталон.
Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT
Такую модель создали учёные из США. Они разработали компьютерную модель нашей планеты, в которой полностью исключено влияние живых организмов. Модель воспроизводит взаимодействие геологических и атмосферных процессов на протяжении миллиардов лет и предназначена для решения одной из главных проблем астробиологии — отделения потенциально обитаемых планет от планет, действительно обладающих жизнью.
Модель позволяет рассчитать, какие характеристики атмосферы могут возникнуть исключительно в результате геологических процессов, без участия биологии. Это важно при поиске биосигнатур — химических веществ в атмосфере экзопланет, которые могут указывать на существование живых организмов.
В отличие от предыдущих разработок, новая модель объединяет несколько взаимосвязанных физических и геохимических процессов. Она построена на программном комплексе VPLanet и дополнена расчётами углеродного цикла, переноса воды между мантией и поверхностью, испарения, осадков и атмосферной динамики. В частности, учитываются вулканическое выделение углекислого газа, химическое выветривание горных пород, поглощение CO2 океаном и его возвращение в атмосферу.
Модель представляет собой одномерную систему, связывающую ядро, мантию, земную кору и климат. Расчёт охватывает период от 50 млн лет после формирования Земли до возраста 5 млрд лет — это примерно плюс ещё 500 млн лет к нашему веку. При этом начальный этап существования планеты с глобальным океаном магмы не моделировался.
Для проверки разработчики сопоставили результаты расчётов с 19 характеристиками доиндустриальной Земли, включая температуру поверхности и мантии, тепловой поток из недр, параметры земного ядра, магнитное поле, альбедо поверхности и состав атмосферы. Полученные значения уложились в пределы погрешностей измерений.
Моделируемая безжизненная Земля сохраняет условия, допускающие существование жидкой воды, но её атмосфера не содержит значительных объёмов кислорода, озона и метана. Это приводит к отсутствию характерных спектральных полос поглощения этих газов, в частности, полосы кислорода около 0,76 мкм и озона около 0,25 мкм.
Также исследователи рассчитали возможные спектры отражённого от безжизненной Земли света Солнца в диапазоне длин волн 0,2–2,0 мкм. Этот расчёт поможет проектировать будущую космическую обсерваторию для поиска обитаемых миров — Habitable Worlds Observatory (HWO). В данном случае Земля выступает калибровочным инструментом для этого телескопа.
Главный результат работы — это демонстрация того, что планета может сохранять пригодные для жизни условия в течение геологических эпох без участия биологических процессов. Иначе говоря, по всем признакам жизнь могла зародиться в таких условиях, но этого могло и не произойти.
Авторы рассчитывают использовать разработку как эталон для поиска биосигнатур в атмосферах экзопланет: если наблюдаемый спектр экзопланеты нельзя объяснить совокупностью известных небиологических процессов (как в случае безжизненной Земли), то это станет основанием для более пристального поиска жизни на ней.
Источник:
