Измерение атмосферного давления удаленной экзопланеты может показаться сложной задачей, но астрономы в Вашингтонском университете в настоящее время разработали новую технику, чтобы сделать это.
Когда впервые начались открытия экзопланет, астрономы сделали акцент на поиске планет в обитаемой зоне - полосе вокруг звезды, где вода не замерзает и не кипит. Но характеристика окружающей среды и обитаемости экзопланеты не зависит только от температуры поверхности планеты.
Атмосферное давление также важно при оценке того, может ли поверхность экзопланеты удерживать жидкую воду. Любой, кто знаком с кемпингом на большой высоте, должен хорошо понимать, как давление влияет на температуру кипения воды.
Метод, разработанный Амитом Мисрой, кандидатом наук, включает в себя выделение «димеров» - связанных пар молекул, которые имеют тенденцию образовываться при высоких давлениях и плотностях в атмосфере планеты, - не путать с «мономерами», которые просто свободно плавают. молекулы. Хотя существует много типов димеров, исследовательская группа сосредоточилась исключительно на молекулах кислорода, которые временно связаны друг с другом посредством водородных связей.
Мы можем косвенно обнаруживать димеры в атмосфере экзопланеты, когда экзопланета проходит перед звездой-хозяином. Когда свет звезды проходит через тонкий слой атмосферы планеты, димеры поглощают ее на определенных длинах волн. Как только звездный свет достигает Земли, на нем отпечатываются химические отпечатки димеров.
Димеры поглощают свет по характерной схеме, которая обычно имеет четыре пика из-за вращательного движения молекул. Но величина поглощения может меняться в зависимости от атмосферного давления и плотности. Эта разница гораздо более выражена в димерах, чем в мономерах, что позволяет астрономам получать дополнительную информацию об атмосферном давлении на основе соотношения этих двух сигнатур.
Хотя димеры воды были обнаружены в атмосфере Земли еще в прошлом году, мощные телескопы, которые скоро появятся в сети, могут позволить астрономам использовать этот метод для наблюдения за отдаленными экзопланетами. Команда проанализировала вероятность использования космического телескопа Джеймса Уэбба для такого обнаружения и обнаружила, что это сложно, но возможно.
Обнаружение димеров в атмосфере экзопланеты поможет нам не только оценить атмосферное давление и, следовательно, состояние воды на поверхности, но и другие маркеры биосигнатуры. Кислород напрямую связан с фотосинтезом и, скорее всего, его не будет в избытке в атмосфере экзопланеты, если он не производится регулярно водорослями или другими растениями.
«Поэтому, если мы найдем хорошую планету-мишень, и вы сможете обнаружить эти димерные молекулы - что может быть возможно в течение следующих 10–15 лет - это не только скажет вам что-то о давлении, но на самом деле скажет вам, что на этой планете есть жизнь », - сказал Мисра в пресс-релизе.
Статья была опубликована в февральском номере Astrobiology и доступна для скачивания здесь.
