Поиск признаков жизни в пепельном свете
Looking for signs of life in earthshine
Пепельный свет может помочь найти жизнь на других планетах
Исследование света Земли, отраженного от Луны —
пепельный свет
Луны — может помочь астрономам в поисках жизни на далеких планетах. Так заявляет группа астрономов из Чили, Великобритании и Испании, которые показали, что слабый свет от Земли содержит большую информацию о биологических процессах, происходящих на нашей планете.
До настоящего времени обнаружено около 760 внесолнечных планет - или
экзопланет
, - обращающихся около звезд, кроме Солнца. Основная цель многих астрономов, изучающих экзопланеты, выяснить, не являются ли некоторые из них гаванями жизни. Это, скорее всего, будет связано с исследованием
спектра
света, который поглощается и/или излучается экзопланетой, чтобы обнаружить большое количество молекулярного кислорода и метана в атмосфере, которые могут быть признаками жизни. Астрономы также ищут резкие изменения отражательной способности планеты в зависимости от длины волны - что может быть признаком того, что экзопланета имела растительность так же, как на Земле.
Уменьшение блеска
Сложность задачи поиска таких биознаков в том, как отделить относительно тусклый свет экзопланеты от блеска своей звезды-компаньона. Одно из перспективных решений - воспользоваться тем, что свет, отраженный от планеты является поляризованным, в то время как свет от звезды, как правило, неполяризованный. В принципе, метод, называемый
спектрополяриметрией
может быть использован для различения света от звезды и света от экзопланеты.
Эта группа астрономов использовала
Очень Большой Телескоп
ESO (VLT) в Чили для изучения пепельного света, который был собран за два дня в 2011 году - один в апреле, а другой в июне. Они сосредоточили свое внимание на длинах волн 500-900 нм, что соответствует видимому и ближнему ИК излучению. В этих двух днях они обнаружили, что
поляризация
наибольшая - около 10% - на коротких волнах и убывает до 4% при 900 нм.
Суша по сравнению с морем
Одна интересная разница между двумя наблюдениями в том, что поляризация в июне была выше около 3%, чем это имело место в апреле. По словам исследователей, это могло быть, потому что очень разные части Земли были обращены к Луне при наблюдениях. В апреле свет исходил от области сосредоточенной в Атлантическом океане, а также содержащей части Южной Америки, Африки и Европы. В июне же свет исходил в основном из Тихого океана, когда гораздо меньшая поверхность земной суши видна Луна.
Для дальнейшего изучения пепельного света, трио астрономов подогнали поляризационные спектры под гладкую функцию и искали отклонения от этой функции. Эти отклонения позволяют выявить спектральные особенности, связанные с поглощением или испусканием света молекулами биологического типа, таких как кислород и
хлорофилл
. В обоих спектрах нашли узкую особенность около 760 нм, что соответствует молекулярному кислороду. Большое количество этой формы кислорода и имеет смысл искать на планетах, содержащих формы жизни, которые выполняют какой-либо фотосинтез, производя молекулярный кислород - в их отсутствии любой молекулярный кислород быстро вступает в реакции и исчезает из атмосферы.
Ловля красной границы
Астрономы заметили другой сигнальный знак растительности, «красная граница», в одном из спектров. Это большое и резкое изменение поглощения света растениями, которое происходит на длинах волн около 700 нм. На коротких волнах, хлорофилл поглощает очень сильно, и поэтому растения отражают мало света; выше 700 нм хлорофилл не поглощает свет, а это значит, что листья способны отражать гораздо больше солнечного света обратно в космос. Красный край был хорошо заметен в апреле, но очень слабо в июне. По-видимому, это согласуется с тем, что наблюдение апреля включают больше суши, чем в июне.
Ученые также рассмотрели, как наличие облачности над океанами и растительностью повлияет на наблюдения, которые показывают, что спектрополяриметрия также может быть использована и для изучения облаков на далеких планетах.
Газовые гиганты будут первыми
Однако еще потребуется какое-то время, прежде чем этот метод можно будет применить для подобных Земле экзопланет. Модернизация существующих телескопов, таких как SPHERE на VLT и Gemini должна позволить делать измерения поляризации на экзопланетах подобных Юпитеру через несколько лет. Хотя это может дать значительные открытия в атмосферах этих газовых гигантов, изучения гораздо меньших, скалистых похожих на Землю экзопланет, вероятно, придется подождать до запланированного нового космического телескопа НАСА,
New Worlds Mission
, который будет запущен в 2019 году.