Иллюстрация двух богатых водой экзопланет с туманной атмосферой. Фото: Роберто Моляр Канданоса/Университет Джонса Хопкинса.
Ученые смоделировали условия, которые позволяют туманному небу формироваться на богатых водой экзопланетах, что является важным шагом в определении того, как туманность мешает наблюдениям наземных и космических телескопов.
Исследование предлагает новые инструменты для изучения химии атмосферы экзопланет и поможет ученым моделировать, как формируются и развиваются водные экзопланеты. Результаты могут помочь в поиске жизни за пределами нашей Солнечной системы.
«Главная картина заключается в том, существует ли жизнь за пределами Солнечной системы, но попытка ответить на этот вопрос требует очень детального моделирования всех различных типов, особенно на планетах с большим количеством воды», — сказала соавтор Сара Хёрст, сотрудник Университета Джонса Хопкинса. доцент кафедры наук о Земле и планетах. «Это была огромная проблема, потому что у нас просто нет лабораторных работ для этого, поэтому мы пытаемся использовать эти новые лабораторные методы, чтобы получить больше от данных, которые мы собираем с помощью всех этих больших модных телескопов. .»
Команда опубликовала свои выводы сегодня (27 ноября) в журнале Nature Astronomy.
По словам исследователей, наличие в атмосфере планеты дымки или других частиц оказывает заметное влияние на глобальную температуру, уровень поступающего звездного света и другие факторы, которые могут препятствовать или способствовать биологической активности.
Команда проводила эксперименты в специально спроектированной камере в лаборатории Хёрста. По словам Хёрста, они первыми определили, сколько дымки может образовываться на водных планетах за пределами Солнечной системы.
Дымка состоит из твердых частиц, взвешенных в газе, и она меняет способ взаимодействия света с этим газом. Различные уровни и виды дымки могут влиять на распространение частиц в атмосфере, изменяя то, что ученые могут обнаружить на далеких планетах с помощью телескопов.
«Вода — это первое, на что мы ищем, когда пытаемся увидеть, пригодна ли планета для жизни, и уже есть интересные наблюдения за водой в атмосферах экзопланет. Но наши эксперименты и моделирование показывают, что эти планеты, скорее всего, также содержат дымку», — сказал Чао Хэ, планетолог, руководивший исследованиями в Университете Джонса Хопкинса. «Эта дымка действительно усложняет наши наблюдения, поскольку она затуманивает наше представление об атмосферной химии и молекулярных особенностях экзопланеты».
Ученые изучают экзопланеты с помощью телескопов, которые наблюдают за тем, как свет проходит через их атмосферу, и фиксируют, как атмосферные газы поглощают разные оттенки или длины волн этого света. Искаженные наблюдения могут привести к неправильным расчетам количества важных веществ в воздухе, таких как вода и метан, а также типа и уровня частиц в атмосфере. По словам Хёрста, такие неверные интерпретации могут ухудшить выводы ученых о глобальной температуре, толщине атмосферы и других планетарных условиях.
Команда придумала две газовые смеси, содержащие водяной пар и другие соединения, которые, как предполагается, распространены на экзопланетах. Они облучали эти смеси ультрафиолетовым светом, чтобы имитировать, как свет звезды запускает химические реакции, в результате которых образуются частицы дымки. Затем они измерили, сколько света поглощают и отражают частицы, чтобы понять, как они будут взаимодействовать со светом в атмосфере.
Новые данные более точно соответствуют химическим характеристикам хорошо изученной экзопланеты под названием GJ 1214 b, чем предыдущие исследования, демонстрируя, что дымка с различными оптическими свойствами может привести к неправильной интерпретации атмосферы планеты.
Атмосферы инопланетян могут сильно отличаться от атмосфер в нашей Солнечной системе, сказал Хёрст, добавив, что существует более 5000 подтвержденных экзопланет с различным химическим составом атмосферы.
Сейчас команда работает над созданием большего количества лабораторных «аналогов» дымки с помощью газовых смесей, которые более точно отражают то, что они видят в телескопы.
«Люди смогут использовать эти данные при моделировании этих атмосфер, чтобы попытаться понять такие вещи, как температура в атмосфере и на поверхности этой планеты, есть ли облака, насколько они высоки и из чего они сделаны. или как быстро дует ветер», — сказал Хёрст. «Все эти вещи могут помочь нам действительно сосредоточить наше внимание на конкретных планетах и сделать наши эксперименты уникальными, а не просто проводить общие тесты, пытаясь понять общую картину».
Информация от: Университетом Джонса Хопкинса
