Ученые построили модель безжизненной Земли для поиска жизни на экзопланетах
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.
