В обычном здание северо-западного кампуса Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, множество компьютеров ежесекундно совершают 7 квадриллионов вычислений в секунду. Совокупность этих машин известна как суперкомпьютер Discover, основной работой которого является моделирование сложных климатических моделей климата Земли.
Однако в настоящий момент суперкомпьютер НАСА занят анализом 4000 экзопланет, расположенных за пределами Солнечной системы, на предмет поддержания на них жизни.
Ученые были очень удивлены результатом этих моделирований. Согласно ним наши представления о том, как должна выглядеть пригодная для жизни планета, могут быть весьма ограничены.
Современные обсерватории и мощные космические телескопы способны будут приоткрыть завесу тайн. Новые технологии позволят астрономам впервые провести анализ атмосфер экзопланет на наличие одного важно элемента – жидкой воды.
В настоящее время исследовать эти далекие миры практически невозможно. Для того чтобы космический корабль добрался до ближайшей экзопланеты потребуется порядка 75 000 лет. Даже самые современные телескопы не способны детально их изучить, так как они слишком малы по сравнению с родительской звездой, а их яркость меркнет на фоне яркости звезд.
Теоретические обитаемы планеты, называемые экзоземлями, к настоящему моменту обнаружены только вокруг красных карликов, которые являются наиболее распространенными звездами нашей галактики. Поскольку данный тип звезд очень маленький, обитаемая зона данных систем расположена значительно ближе к звезде, чем например Меркурий к Солнцу.
Среди последних открытий, наиболее вероятными обитаемыми экзопланетами являются Проксима b и семь каменистых планет системы TRAPPIST-1. Способны ли эти планеты поддерживать жизнь – вопрос спорный. Красные карлики излучают куда больше опасного рентгеновского и ультрафиолетового излучения, чем наше Солнце, и на первый взгляд такая доза радиации способна уничтожить все живое.
Может и нет. Климатические модели Земли показали, что данный тип экзопланет может быть обитаем.
Ответ в облаках
Команда Энтони Дель Дженио, специалиста по климату из Института космических исследований имени Годдарда НАСА, недавно смоделировала возможные климатические условия на Проксима b, на возможность поддерживания на ней жизни. Эта работа поможет астрономам сузить круг изучения потенциально обитаемых экзопланет с помощью телескопа Джеймса Уэбба.
Экзопланета Проксима b вращается вокруг родительской звезды Проксимы Центавра, которая сама является частью системы из трех звезд, расположенных на расстояние 4,2 световых года от Земли. Ученые полагают, что Проксима b является скалистым миром наблюдая, как Проксима b воздействует своей силой тяжести на звезду.
Новый взгляд на поиск обитаемых миров
Атмосфера представляет собой газовую оболочку вокруг планеты. Помимо циркуляции тепла, атмосфера постоянно перемешивает газы, которые питают жизнь и ей же и воспроизводятся. Эти самые газы могут являться «маркерами жизни». Но что именно должны искать астрономы пока неизвестно.
Земля – пока единственный пример того, насколько важна химия атмосферы. Однако нужно проявлять осторожность, если используете земную химию в качестве модели для всей галактики. Например, эксперименты планетарного ученого Джиады Арни показывают, что даже банальный кислород (главный маркер жизни) может оказаться ловушкой.
Работа Арни указывает на кое-что более интересное. Если бы инопланетяне изучали нашу планету миллиарды лет назад, то они не увидели б привычный голубой мир. 3.8-2.5 млрд. лет назад лучшим намеком на жизнь послужил бы метан, потому что в те времена эта молекула присутствовала в изобилии и формировалась микроорганизмами в океанах.
План для охотников за атмосферой
Пока модели планетарного климата предлагают теоретические знания, но их можно использовать в будущих наблюдениях. Одна из главных целей моделирования климата – определение наиболее перспективных планет, за которыми можно наблюдать с помощью космического телескопа Джеймс Уэбб и других проектов.
Также эти симуляции помогают ученым создать каталог потенциальных химических подписей, которые они однажды обнаружат. Существование такой базы данных позволит быстро определить тип планеты и понять, стоит ли искать на ней жизнь.