През последните десет години се наблюдава рязък ръст на интереса и изследванията към планети извън Слънчевата система или екзопланети.
През това време бяха открити повечето от познатите ни днес 4 хиляди екзопланети. Именно през този период процесът постепенно започва да преминава от етапа на откриване към етап на обучение. Освен това в следващите десетилетия инструментите от следващо поколение ще позволят изследвания, които ще предоставят точна информация за повърхностната структура и атмосферата на екзопланетите.
Естествено, тук възниква въпросът: какво биха могли да видят по-напредналите цивилизации, ако изучават нашата планета? Използвайки многолентовите радиационни данни на Земята, екип от учени от Калифорнийския технологичен институт успя да създаде карта, която дава представа как може да изглежда Земята на далечни наблюдатели извън Слънчевата система. В допълнение към задоволяването на простото научно любопитство, това проучване може също да помогне на астрономите в бъдеще да реконструират характеристиките на повърхността на „планети, подобни на Земята“, подходящи за живот.
Изследователският документ, в който са описани откритията на групата, е публикуван в Astrophysical Journal Letters, озаглавен Земята като екзопланета: 2D карта за извънземни. Изследователският екип, ръководен от Ситенг Фан, включва и няколко учени от Департамента по геоложки и планетарни науки (GPS) на Калифорнийския технологичен институт и Лабораторията за реактивни двигатели на НАСА.
В търсенето на потенциално обитаеми планети извън Слънчевата система днес учените са принудени да използват косвен метод. Имайки предвид, че повечето екзопланети не могат да се изследват директно, тоест да получат директно изображение, за да установят състава на тяхната атмосфера или повърхностни особености, учените трябва да се задоволят с показатели, чрез които човек може да прецени доколко една планета е подобна на Земята.
Както каза Фен Ситенг пред „Вселената Днес“, това се дължи на много от ограниченията, които астрономите, които изследват екзопланетите, трябва да се примирят в момента.
Промоционално видео:
„Първо, настоящите изследвания на екзопланетите все още не дават ясна представа за минималните изисквания, които трябва да отговаря една планета, които са подходящи за човешкия живот. Има определени критерии, но не сме сигурни дали те са достатъчни или необходими. Второ, дори при наличие на тези критерии, настоящите методи за наблюдение не могат да бъдат наречени достатъчно ефективни, за да потвърдят потенциалната годност за живот, особено когато става въпрос за екзопланети като Земята, поради трудността на тяхното откриване."
Въз основа на факта, че Земята е единствената планета, способна да поддържа живота, екип от учени предположи, че отдалечените наблюдения на Земята могат да предоставят информация, необходима за откриване на обитаеми планети. "Земята е единствената планета, за която знаем, че има живот", каза Фен. „Проучването на това, което може да се види от наблюдатели от далечна точка на Вселената, ни дава насоки и насоки в нашето търсене на потенциално обитаеми екзопланети.“
Един от най-важните елементи на климата на Земята, който е критичен за целия живот на повърхността му, е трифазният воден цикъл. Говорим за наличието на водна пара в атмосферата, облаци, които са натрупвания от кондензирана вода и лед, както и водни тела на повърхността на планетата.
По този начин те могат да се разглеждат като потенциални признаци на годност за живот или дори признаци на неговото съществуване, които могат да се наблюдават от голямо разстояние. От това следва, че способността за идентифициране на повърхностната структура и наличието на облаци на екзопланети е ключово изискване, което трябва да бъде изпълнено чрез изследвания, за да се установи тяхното потенциално обитаемост.
За да определят как би изглеждала Земята на далечни наблюдатели, учените събраха около 10 000 изображения, направени от спътника на НАСА за дълбоки космически климатични обсерватории (DSCOVR). Снимките са правени за период от две години (2016-2017 г.), средно на всеки 68-110 минути. Те бяха в състояние да улавят светлина, отразена от земната атмосфера в различни дължини на вълната.
След това Фан и неговите колеги комбинираха образите, за да образуват 10-точков спектър на отражение, който след това беше интегриран със земния диск. Полученото изображение съответства на това, което може да изглежда Земята на наблюдател на много светлинни години, ако той изучава Земята за период от две години.
След като анализираха получените криви и ги сравниха с оригиналните изображения, учените откриха кои параметри на тези криви съответстват на земната повърхност и облачната покривка. След това те подбраха онези показатели, които са най-тясно свързани със сушата, и ги коригираха, за да отчитат денонощния оборот на Земята. Резултатът беше контурна карта, показана на фигурата, която приблизително съответства на изгледа на Земята от разстояние от няколко светлинни години.
Черните линии представляват повърхностни особености и приблизително съответстват на бреговата ивица на основните континенти. Зелените зони представят приблизително позициите на Африка (в центъра), Азия (горе вдясно), Америка (вляво) и Антарктида (отдолу). Това, което се крие между тях, представлява световните океани, където по-плитките зони са маркирани в червено, а по-дълбоките - в синьо.
Подобна визуализация, приложена към светлинните криви на далечни планети, може да позволи на астрономите да преценят дали в екзопланетата има океани, облаци и ледени шапки, тоест да открият всичко необходимо, за да я разпознаят като потенциално обитаема.
Ситенг Фан заключава: „Анализът на светлинните криви в тази работа е важен за определяне на геоложките особености и климатичните системи на екзопланетата. Установихме, че промените в светлинната крива на Земята се ръководят главно от облаци и границата земя-океан. И двата фактора са критични за възможността за живот на Земята. По този начин екзопланети като Земята, които имат такива характеристики, най-вероятно ще бъдат обитаеми."
В близко бъдеще инструменти от следващо поколение като космическия телескоп на Джеймс Уеб (JWST) ще дадат възможност за най-подробни проучвания на екзопланетите. В допълнение, наземните инструменти, които ще влязат в експлоатация през следващото десетилетие, като изключително големият телескоп (ELT), тридесетметровия телескоп (TMT) и гигантския магеланов телескоп (GMT), се очаква да позволят директно проучване малки скалисти планети, обикалящи около своите звезди.
С изследвания, които помагат да се определи структурата на повърхността и атмосферните условия, астрономите най-накрая могат с увереност да кажат кои екзопланети са обитаеми и кои не. С други думи, с малко късмет откриването на Земя-2 или, за този въпрос, дори няколко Земи, може да не е далеч.
Игор Абрамов
