Когда астрономы сканируют вселенную на предмет признаков внеземной жизни, они могут быть в поисках нескольких вещей. Водяной пар, метан и аминокислоты — все это ключевые ключи в нашем постоянном поиске жизни и потенциально обитаемых планет, как и кислорода. Теперь ученые придумали новый способ быстрой идентификации этого ключевого элемента в атмосферах далеких миров с планами применить эту технику к наблюдениям космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА, запуск которого запланирован на следующий год.
В отличие от близлежащих планет, населяющих нашу Солнечную систему, ученые не могут изучать экзопланеты вокруг других звезд, наблюдая за ними напрямую. Это происходит потому, что ослепляющий свет, исходящий от головной звезды, делает их трудноразличимыми в мельчайших деталях, что заставляет астрономов использовать метод, известный как транзитная спектроскопия.
Это означает изучение атмосферы планеты, а не самого тела, когда оно проходит перед звездой. Когда это происходит, звездный свет, проходящий через атмосферу, позволяет ученым измерять такие вещи, как его температуру и химический состав, наблюдая, какие длины волн света проходят, а какие нет.
Мощный космический телескоп Джеймса Уэбба, обладающий небывалыми способностями собирать свет, уже сейчас хорошо подходит для сканирования этого атмосферного света на наличие признаков ключевых молекул и атомов. Но эта новая методика, разработанная учеными НАСА совместно с исследователями Калифорнийского университета в Риверсайде, должна привнести в его репертуар новое мощное умение.
«До нашей работы считалось, что с помощью Уэбба невозможно было обнаружить кислород на уровне, близком к земному», — говорит Томас Фошес из Центра космических полетов НАСА имени Годдарда и ведущий автор исследования. «Этот кислородный сигнал известен с начала 1980-х годов из исследований атмосферы Земли, но никогда не изучался для исследований экзопланеты».
Техника команды использует знания о поведении молекул кислорода при их столкновении друг с другом. При таких столкновениях они препятствуют прохождению определенных видов инфракрасного света. С помощью компьютерного моделирования ученые вычислили, сколько света будет блокироваться этими столкновениями в экзопланетах вокруг M-карликовой звезды, наиболее распространенного типа, найденного во Вселенной.
Это моделирование химии атмосферы предложило подпись, по словам ученых, может быстро выявить присутствие богатой кислородом атмосферы вокруг экзопланеты.
Хотя этот метод может быть полезен для ведущих ученых в направлении экзопланет с некоторой формой жизни, обнаружение кислорода в атмосфере не дает никаких гарантий. Кислород также может накапливаться, когда экзопланета вращается вблизи своей родительской звезды, а вода из ее испаряющихся океанов расщепляется на водород и кислород, последний из которых остается в ловушке в атмосфере.
«Важно знать, генерируют ли мертвые планеты атмосферный кислород, и если да, то в каком количестве, чтобы мы могли лучше распознать, когда планета жива или нет», — говорит Фошес.
Ученые применят свою новую методику идентификации кислорода на космическом телескопе Джеймса Уэбба, запуск которого запланирован на март 2021 года.
Исследование было опубликовано в журнале .
Источник: