Что, если у другой цивилизации были телескопы и космические корабли лучше нашей? Будет ли Земля обнаружена на другой планете за несколько световых лет? Аналогично, что нам потребуется, чтобы обнаружить жизнь на планете, подобной Земле, на таком же расстоянии? Интересно рассмотреть эти вопросы, и теперь есть данные, которые помогут ответить на них. В декабре 1990 года, когда космический корабль Галилео пролетел над Землей в своем круговом путешествии к Юпитеру, ученые направили некоторые приборы на Землю, чтобы просто посмотреть, как старая родная планета выглядит из космоса. Поскольку мы знали, что жизнь определенно можно найти на Земле, это упражнение помогло создать некоторые критерии, которые, если бы они были найдены в другом месте, также указывали бы на существование жизни там. Но что, если климат Земли отличается от того, что есть сейчас? Эта подпись все еще будет обнаруживаться? И могут ли быть очевидными потенциальные биомаркеры от дополнительных солнечных планет, климат которых намного холоднее или теплее, чем у нас? Группа исследователей во Франции представила несколько различных критериев, взятых из разных эпох в истории Земли, чтобы проверить эту гипотезу. Что они нашли?
Одним из наиболее ярких критериев, полученных в результате облета Галилео, раскрывающего жизнь на Земле, было то, что называется красным краем растительности - резкое увеличение отражательной способности света на длине волны около 700 нанометров. Это результат того, что хлорофилл поглощает видимый свет, но сильно отражает ближний инфракрасный свет. Зонд Галилео был признан убедительным для этого доказательства на Земле в 1990 году.
Люк Арнольд и его команда во французской обсерватории Сен-Мишель хотели определить некоторые другие параметры, при которых жизнь растений, подобную земной, можно было бы обнаружить по растительному красному краю на планете, похожей на Землю, вращающейся вокруг звезды на расстоянии нескольких световых лет от Земли. ,
На таком расстоянии планета была бы неразрешимой (в видимом свете) точечной точкой, поэтому первый вопрос, который следует рассмотреть, заключается в том, будет ли красный край видимым под разными углами. Планета, вероятно, вращается, и, например, на Земле континенты с наибольшей растительностью находятся в основном в северном полушарии. Если бы это полушарие не было ведущим, будет ли биосигнатура все еще обнаруживаться? Они также хотели учесть разные сезоны, когда зимой в полушарии будет меньше вероятность иметь вегетативные биомаркеры, чем летом, и потенциальный сильный облачный покров.
Они также вводят различные климатические критерии из последних четвертичных климатических экстремумов, используя моделирование климата, которые были сделаны общими моделями циркуляции. Они использовали данные настоящего времени и сравнили их с ледниковым периодом, последним ледниковым максимумом (LGM), который произошел около 21 000 лет назад. Температура во всем мире была на 4 градуса ниже, чем сегодня, и ледяные щиты покрывали большую часть северного полушария. Затем они использовали более теплое время, в эпоху голоцена 6000 лет назад, когда северное полушарие Земли было примерно на 0,5 градуса Цельсия теплее, чем сегодня. Уровень моря повышался, и пустыня Сахара содержала больше растительности.
Удивительно, но исследователи обнаружили, что даже во время зимы в ледниковый период красный сигнал растительности не будет значительно уменьшен по сравнению с сегодняшним климатом и даже более теплым климатом.
Так что, если другая Земля находится там, красный край растительности должен позволить нам найти эту планету, подобную Земле Но нам нужны лучшие телескопы и космические корабли, чтобы найти его.
Лучшая надежда на горизонте - Земной Искатель Планеты. ЕКА имеет аналогичный инструмент в работах под названием Дарвин.
Команды, работающие за этими инструментами, говорят, что они могут обнаружить планеты, похожие на Землю, вращающиеся вокруг звезд на расстоянии до 30 световых лет, с экспозицией, измеренной за пару часов.
Команда Арнольда говорит, что обнаружить признаки жизни на такой планете будет гораздо сложнее. Красный край растительности можно увидеть только при экспозиции в 18 недель с помощью телескопа, подобного Земному Искателю Планет. 18-недельная экспозиция планеты, вращающейся вокруг другой звезды, была бы почти невозможной задачей.
Так когда же мы сможем увидеть растительность на другой планете? Наземный поиск планет (TPF) вряд ли будет запущен до 2025 года, и даже тогда он может не справиться с этой задачей.
Более амбициозные телескопы, появившиеся позже в этом столетии, такие как формирование 150 3-метровых зеркал, собрали бы достаточно фотонов за 30 минут, чтобы заморозить вращение планеты и создать изображение с разрешением не менее 300 пикселей и до тысяч в зависимости от геометрия массива. «На этом уровне пространственного разрешения можно будет определить облака, океаны и континенты, бесплодные или, возможно, (надеюсь) завоеванные растительностью», - пишут исследователи.
Источники: arXiv, блог arXiv
