Инопланетный телескоп «увидел» бы жизнь на Земле с расстояния до 30 световых лет

В рамках проекта LIFE (Large Interferometer for Exoplanets), ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH) и Цюрихского университета планируют разместить пять спутников небольшого размера в точке Лагранжа L2, примерно в 1,5 миллионах км от Земли, рядом с космическим телескопом «Джеймс Уэбб» (JWST). Вместе они будут работать как единая система для обнаружения инфракрасного теплового излучения экзопланет. Спектр света может быть использован для определения состава этих экзопланет и их атмосфер. «Наша цель - обнаружить химические соединения в спектре света, которые говорят о потенциальном существовании жизни на экзопланетах», - объяснил Саша Куанц из ETH, возглавляющий проект.

Однако перед тем, как направлять аппараты на экзопланеты, ученые решили протестировать их работу и понять, смогут ли приборы «найти жизнь» там, где она точно есть, -  на Земле. Причем для испытаний они использовали реальные, а не смоделированные спектры. С помощью данных одного из атмосферных измерительных приборов на спутнике наблюдения Земли NASA Aqua, они сгенерировали спектры излучения Земли в среднем инфракрасном диапазоне, которые могут быть зафиксированы при будущих наблюдениях экзопланет.

Исследователи задались вопросом – какой вид инфракрасного спектра зафиксировал бы инопланетный космический телескоп, если бы наблюдал за Землей из космоса? Поскольку планета находилась бы на большом расстоянии, она выглядела бы как небольшое, еле различимое пятнышко. Исходя из этого, спектры были бы средними по пространству и времени, и зависели бы от того, какие виды планеты будет захватывать телескоп и как долго. Другой аспект, который интересовал ученых – каким образом результаты зависели бы от геометрии наблюдения (положения небесных объектов относительно наблюдателя) и сезонных изменений на планете?

Чтобы дать ответы на эти вопросы, они рассмотрели три геометрии наблюдения – два вида с полюсов и дополнительный экваториальный вид, а также использовали данные, полученные в январе и июле, чтобы учесть сезонные колебания.

В ходе эксперимента удалось определить концентрации углекислого газа, воды, озона и метана в инфракрасных спектрах атмосферы, а также условия на поверхности, которые благоприятствуют появлению воды. Свидетельства наличия озона и метана особенно важны, поскольку эти газы вырабатываются биосферой Земли.

Выяснилось также, что результаты не зависят от геометрии наблюдения. Это хорошая новость, поскольку точная геометрия для будущих наблюдений землеподобных экзопланет, вероятно, будет неизвестна. Однако при сравнении сезонных колебаний результат оказался менее показательным. «Даже если сезонность атмосферы нелегко наблюдать, наше исследование демонстрирует, что космические аппараты следующего поколения смогут оценить, пригодны ли для жизни близлежащие экзопланеты с подобным Земле умеренным климатом и даже обитаемы ли они», - пояснил Куанц.