Обнаружение воды или жизни на экзопланетах является большой технической проблемой и останется ей в ближайшее время.
В ближайшие десятилетия появится множество инструментов, и будет запущено несколько миссий, которые смогут обнаруживать жизнь на далеких планетах, включая космические обсерватории Джеймса Уэбба НАСА, большой УФ-оптический инфракрасный опрос, космический телескоп Origins, обсерваторию обитаемой экзопланеты и другие. Но как будут выглядеть его знаки и что нужно для достоверного определения биосигнатур? Это два важных вопроса, которые задают астрономы при выборе и проектировании будущих космических телескопов.
Поскольку до сих пор у нас есть только один пример жизни во Вселенной, экзопланета должна обладать тепловыми и химическими свойствами земли, чтобы считаться потенциально пригодной для жизни. Одним из основных способов определения этого является изучение и моделирование состава и атмосферы вне солнечного мира , что даст представление о преобладающем климате.
Сегодня астрономы могут получить много информации об атмосфере экзопланеты с помощью спектроскопии, которая позволяет, например, определить, какие молекулы присутствуют в газовой оболочке и отличаются ли они облаками и дымкой, что в конечном итоге дает дополнительные указания на температуру на поверхности и многое другое.
Текущие исследования сосредоточены на обнаружении воды, кислорода и других соединений в атмосфере, которые сигнализируют о потенциальной обитаемости экзопланеты. Однако спектроскопия позволяет видеть только верхние слои его оболочки, и это не очень продуктивно для поиска воды, так как на земле весь водяной пар сосредоточен в нижних слоях атмосферы. Таким образом, в нашей работе мы сосредоточились на другом способе поиска воды и в другом месте – на поверхности экзопланеты.
Как увидеть океан вне солнечного мира?
Когда экзопланета вращается на своей оси, наши телескопы время от времени видят различные части ее поверхности – иногда равнины и горы, иногда моря и океаны,-и это изменяет весь спектр цели наблюдения и ее альбедо.
Когда звезда ходит вокруг, поверхность вне солнечного мира освещается по-разному, она напоминает фазы Луны. И хотя технология, доступная нам сегодня, не может напрямую смотреть на ландшафт экзопланеты, она все еще может дать представление о том, насколько отражающим является каждый срез ее поверхности.
Какие телескопы смогут рассмотреть эти сигналы?
Чтобы выяснить, какими свойствами должен обладать инструмент, способный обнаруживать доказательства океанов на поверхности вне солнечного мира, авторы исследования использовали атмосферную модель, основанную на наблюдениях земли миссией NASA EPOXI. Это помогло им представить себе "землю как экзопланету", наблюдаемую на расстоянии около 16 световых лет с помощью телескопа, аналогичного тем, которые были подготовлены к запуску.
Симуляции показали, что открытие океанов, вероятно, слишком сложно для Джеймса Уэбба, но следующее поколение космических телескопов с диаметром зеркала от 6 до 15 метров, таких как большой , «Large UV Optical Infrared Surveyor», должны быть в состоянии это сделать
Точное количество обнаруженных экзопланет с океанами зависит от того, насколько они распространены. Основываясь на ограниченных данных, доступных сегодня, астрономы подсчитали, что около 20 процентов звезд могут иметь обитаемые, похожие на Землю планеты. Исходя из этого, будущие космические телескопы, по словам авторов, должны обнаружить до 10 экзопланет в обитаемых зонах соседних звезд, поверхности которых покрыты океанами.
"Обнаружение океанов или жизни на экзопланетах-большая техническая проблема и останется ею и в ближайшем будущем, но решение этой проблемы-прекрасная возможность наконец ответить на фундаментальные вопросы: существуют ли такие планеты, как земля, и одиноки ли мы во Вселенной. Предлагаемый метод станет одним из полезных инструментов, необходимых для однозначной оценки потенциала для колонизации экстрасолнечных миров", - приходят к выводу авторы исследования.
