Нов подход: Земята като тестов обект за оценка на ефективността на планираната космическа мисия LIFE

LIFE (Large Interferometer For Exoplanets – Големият интерферометър за екзопланети) е името на потенциална бъдеща космическа мисия в средната инфрачервена област. Тя е предназначена за изучаване на атмосферите на екзопланетите и за търсене на живот извън Слънчевата система. Ръководена от Цюрихския институт EHT, мисията LIFE би могла един ден да открие живот на други планети. Ако разбира се изобщо има такъв.

За да проверят дали това наистина е възможно, физиците от EHT и Университета в Цюрих проведоха изследване, в което третираха нашата Земя като екзопланета. Резултатите показват, че да, LIFE може правилно да определи Земята като планета, на която може да се развива живот. С откриваеми нива на биоиндикатори, умерен климат и условия, които осигуряват течна вода на повърхността.

Мисията LIFE има за цел да направи най-подробното досега проучване на подобни на Земята екзопланети. Това са скалисти светове с размери и температури, сравними с тези на нашата планета. На тези светове един ден мисията може да успее да открие признаци на извънземен живот.

Концепцията на мисията включва поставянето на пет малки сателита в точката на Лагранж L2 на системата Земя-Слънце, близо до космическия телескоп Джеймс Уеб. Заедно тези сателити образуват голям телескоп, който ще действа като интерферометър, улавящ инфрачервеното топлинно излъчване от екзопланетите.

Земята като екзопланета

За да завършат проекта, учените трябваше да отговорят на два важни въпроса относно използването на нашата планета. Първо: ако някой голям телескоп наблюдаваше Земята от космоса, какво инфрачервено излъчване щеше да регистрира?

Тъй като Земята ще бъде наблюдавана от голямо разстояние, тя ще изглежда като точка, без никакви разпознаваеми характеристики като море или планини. Точно както екзопланетите, които наблюдаваме днес. Това означава, че спектрите биха били пространствени и времеви средни стойности, в зависимост от това кои части на планетата наблюдава телескопът, в зависимост от ъглите и наклоните и продължителността на времето.

Вторият въпрос е: ако тези спектри, осреднени за няколко наблюдения, се анализират за получаване на информация за атмосферата и условията на повърхността на Земята, как тези резултати ще зависят от фактори като геометрията на наблюдението и сезонните промени?

По този начин изследователите разглеждат три варианта на геометрията на наблюденията. Два изгледа от полюсите, един екваториален изглед, съсредоточен върху Африка, и друг екваториален изглед, съсредоточен върху Тихия океан. Освен това те ще се фокусират върху данните, записани през януари и юли, за да отчетат големите сезонни колебания.

Да, ние можем да открием обитаема планета

Основният резултат от проучването е окуражителен. Ако космически телескоп като LIFE наблюдава планетата Земя, той ще открие признаци на умерен, обитаем свят. Чрез комбиниране на топлинните спектри от емпиричен набор от данни от наблюдения на Земята, допълнени с шумовия модел на LIFE за създаване на фиктивни наблюдения, екипът успява да открие атмосферни концентрации на въглероден диоксид, вода, озон и метан в инфрачервените спектри на земната атмосфера. Както и условия на повърхността, които предполагат наличието на вода. Данните за озона и метана са особено важни, тъй като тези газове се произвеждат от биосферата на Земята.

Още по-важно е, че тези резултати са независими от геометрията на наблюденията. Това е много добра новина, тъй като точната геометрия на наблюденията за бъдещите наблюдения на подобни на Земята екзопланети вероятно няма да бъде известна.

Що се отнася до сезонността, нещата са малко по-сложни. Трябва да се вземат предвид сезонните атмосферни колебания, които със сигурност ще внесат отклонение в осреднените спектри.

Като цяло обаче проучването показва, че космическите мисии от следващо поколение като LIFE могат не само да оценят дали близките екзопланети с умерен климат са обитаеми. Но и дали са обитавани.