Для поиска внеземной жизни учёные создали цифровую модель безжизненной Земли
- Учёные из США создали модель Земли без биологии, охватывающую период от 50 млн до 5 млрд лет после её формирования.
- Модель сохраняет условия для жидкой воды, но не содержит значительных объёмов кислорода, озона и метана; расчёты сопоставили с 19 параметрами доиндустриальной Земли.
- Спектры отражённого света безжизненной Земли в диапазоне 0,2–2,0 мкм рассчитали для проектирования обсерватории Habitable Worlds Observatory.
Почему это важно: Модель поможет выяснять, объясняются ли спектры экзопланет небиологическими процессами, прежде чем искать на них признаки жизни.
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.
© 3DNews
