Астрофизики рассмотрели Землю как далекую экзопланету

Согласно базе данных Калифорнийского технологического института (Caltech), на сегодня известно примерно 5800 экзопланет. Из них лишь несколько сотен оказались каменистыми землеподобными мирами. Это еще не значит, что их совсем мало в космосе: просто различить такие небольшие планеты в телескопы гораздо сложнее, чем газовые гиганты.

Кроме того, пока ни у одной из известных «копий Земли» достоверно не подтверждено наличие атмосферы. Ее существование лишь предполагают у некоторых планет: к примеру, у Проксимы Центавра b возле ближайшей к Солнцу звезды и некоторых планет системы TRAPPIST-1, расположенной в 39 световых годах от нас.

Недавно группа астрономов из США и Индии задалась вопросом: как выглядела бы Земля, если бы мы наблюдали ее как далекую экзопланету? Ученые смоделировали наблюдения «экзо-Земли» и поделились результатами в статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv.

Исследователи пришли к выводу, что в первую очередь внимание наблюдателей привлекла бы сильная изменчивость в яркости планеты. Причина в том, что Земля окутана облаками. Они покрывают около 60 процентов поверхности планеты и состоят из водяного пара, а у таких облаков высокое альбедо — отражательная способность: в пять-семь раз выше, чем у океанов. Потому яркость планеты в видимом диапазоне может меняться на 75 процентов. Это означает, что «Земля» может становиться то на три четверти ярче, то на столько же тусклее в зависимости от облачного покрова в данный момент.

Ученые отметили, что на нашей планете облачность меняется в зависимости от сезона и времени суток. Например, в Северном полушарии облаков больше летом, чем зимой. Значит, если бы мы наблюдали Землю как экзопланету, то заметили бы, что ее яркость меняется в течение года. Такая переменчивость может стать ключевым признаком наличия «землеподобной» атмосферы.

Вдобавок облака усиливают спектральные «опознавательные знаки», которые указывают на присутствие в атмосфере важных веществ, таких как вода, озон и молекулярный кислород. Кстати, кислород считается одним из биомаркеров: его изобилие в атмосфере может говорить о том, что на планете происходит фотосинтез.

Правда, есть нюанс: высота облаков. Если они держатся, например, всего километрах в двух-трех над поверхностью, то это очень удачно: облака усиливают сигнал от газов, рассеянных над ними. Но облака высокие (в 8-12 километров над планетой), наоборот, закрывают собой нижние воздушные слои и затрудняют изучение состава атмосферы.

По мнению исследователей, все эти данные пригодятся при анализе данных, которые будет присылать задуманный недавно космический телескоп Habitable Worlds Observatory (HWO). Его планируют запустить в 2040-х годах и оснастить лучшими инструментами для наблюдения экзопланет и изучения их атмосфер.