На сегодняшний день астрономы подтвердили существование более 5 500 экзопланет. Некоторые из них находятся в зоне обитаемости своих звёзд, где теоретически может существовать жидкая вода. Однако до сих пор ни на одной экзопланете не удалось однозначно обнаружить океан.
• Апелляционный суд США отклонил иск жителей Джексона о свинце в воде
Исследователи Элеонор Корниш и Тайлер Робинсон из Университета Аризоны предложили новый способ поиска внеземных океанов — по так называемому блику. Работа доступна в виде препринта на arXiv и направлена в Astrophysical Journal. Блик, или зеркальное отражение, возникает, когда свет падает на поверхность под малым углом. На Земле такое явление часто наблюдается на пляжах: при низком солнце горизонт озаряется яркой золотистой вспышкой. Большинство материалов, слагающих планеты, — песок, камни, грунт — таким свойством не обладают: они рассеивают свет равномерно во все стороны.
Вода ведёт себя иначе — она работает как зеркало. При взгляде сверху свет в основном проникает вглубь или слабо отражается, но при скользящем падении отражается, и физики хорошо понимают этот процесс. У экзопланеты такой ракурс возникает в фазе серпа, когда видна преимущественно ночная сторона, а освещён лишь узкий серп. В этот момент свет звезды может отразиться от океана и попасть прямо в телескоп, из-за чего планета резко увеличит яркость.
Явление уже наблюдалось: в 2009 году аппарат «Кассини» зафиксировал блик от углеводородных озёр на Титане, а ещё раньше группа исследователей, включая Карла Сагана, использовала пролёт «Галилео» у Земли, чтобы увидеть отражение от наших океанов. Авторы модифицировали атмосферный инструмент rfast, добавив модель океана Кокса — Манка, которая учитывает влияние скорости ветра и ряби на отражённый свет. Даже при высоком уровне шума модель позволяла отличить планету с океаном от планеты без него, если угол фазы превышает 120°.
• Ученые нашли животный клей в красках древнеегипетских артефактов
При таком угле проявляется эффект покраснения блика: свет, скользящий по поверхности океана, проходит более длинный путь через атмосферу и подвергается рэлеевскому рассеянию, которое убирает синие длины волн. В результате до телескопа доходит преимущественно красное излучение. Это важно для создателей обсерватории обитаемых миров (HWO): ранее считалось, что блик океана виден лишь при 130°, а дополнительный запас в 10° упрощает задачу, поскольку блокировка света родительской звезды остаётся одной из главных сложностей.
Однако у модели есть ограничения. Главное — облака: в расчётах принималась 50-процентная облачность для землеподобного мира, но в Солнечной системе есть планеты с гораздо более плотным облачным покровом. Облака могут либо полностью скрыть океан, либо, как высокие перистые облака, рассеивать свет в сторону телескопа и создавать ложный блик. Частично проблему можно решить, различая полосы поглощения газов и жидкостей. Учёные отмечают, что данных о Земле в фазе серпа пока мало, но они необходимы как обучающий материал для HWO. Тем не менее уже сейчас ясно: океанический мир можно обнаружить, если смотреть на него под правильным углом.
Читайте также:
• NASA отправило к Луне зонды GRAIL для картографирования гравитации
• Венера оказалась горячее Меркурия из-за плотной атмосферы, а не близости к Солнцу
• Квантовые операции ускорили в тысячу раз для борьбы с ошибками