Астрономы из Вашингтонского университета подготовили цифровое описание нашей планеты, из которого убрали все следы биологии. Расчеты охватывают эволюцию от 50 млн лет после образования Земли до 5 млрд лет. Работа опубликована в The Planetary Science Journal. Модель воспроизводит 19 параметров доиндустриальной Земли на отметке 4,5 млрд лет эволюции. Об этом сообщает издание Известия.
В расчетах объединили ядро, мантию, кору, поверхность и атмосферу. Учтен обмен химическими веществами между оболочками и влияние солнечного излучения. Среди параметров — содержание углекислого газа и водяного пара в воздухе, температура поверхности, отражательная способность, масса океанов и температура верхней мантии. Предыдущая версия описывала недра и воздействие звезды, но не поверхность и атмосферу полностью.
Ключевая сложность — отличить миры, где условия лишь допускают жизнь, от населенных. Жидкая вода и подходящая температура не доказывают наличия биологии. Газы могут возникать без организмов: на Земле их баланс определяют геология и обмен поверхности с недрами. Поэтому отдельное вещество в атмосфере экзопланеты само по себе ничего не подтверждает.
Ведущий автор Саманта Гилберт-Джанизек пояснила: модель покажет, как безжизненные планеты с подходящими условиями могут выглядеть похожими на обитаемые, и поможет оценить вероятность того, что наблюдения указывают на жизнь. Для безжизненной Земли также рассчитали спектр отраженного света в диапазоне 0,2–2 мкм — именно там планируют наблюдать с помощью будущей обсерватории Habitable Worlds Observatory. Спектр учитывал углекислый газ, водяной пар, кислород, озон и метан. Некоторые из них считаются возможными биосигнатурами, но их присутствие нужно оценивать с поправкой на небиологические источники.
Полученный спектр может стать эталоном для сравнения с реальными экзопланетами. Если наблюдаемую картину удастся объяснить геологией и физикой без биологии, версия о жизни ослабнет. Если модель не воспроизведет данные, объект станет интереснее для дальнейшего изучения. Авторы хотят адаптировать расчеты под конкретные миры: задавать параметры атмосферы и отражательную способность поверхности, а затем проверять, можно ли объяснить наблюдения без организмов. Работа может пригодиться при подготовке проекта NASA HWO — телескопа для изучения землеподобных планет у звезд, похожих на Солнце. Одна из его задач — искать атмосферные признаки жизни. Старший автор Рори Барнс назвал труд Гилберт-Джанизек важным шагом к пониманию того, где во Вселенной возможна жизнь. После более чем 10 лет работы многих специалистов она завершила модель, которая одновременно описывает ядро, мантию, поверхность и атмосферу Земли. Это придает уверенности в точности будущих моделей экзопланет. Ограничения тоже есть: в основе лежат допущения о ранней истории Земли, включая развитие тектоники плит и состав атмосферы. Удачное воспроизведение свойств безжизненной планеты не доказывает отсутствие организмов. Для поиска жизни потребуется сопоставлять расчеты с наблюдениями и рассматривать другие объяснения атмосферных сигналов.