Як намалювати карту іншої планети
Нанести на карту поверхню екзопланети дуже корисно. Уявимо, що ви - інопланетний астроном із земними засобами спостереження, що дивиться на Сонячну систему від далекої зірки.
У кращому разі при пристойному фінансуванні та непоганому везінні ви, як це нещодавно вдалося одній групі земних учених, зможете виявити склад атмосфери планет-гігантів Юпітера, Сатурна і, при особливій удачі, Урана з Нептуном, причому не детально, а лише за основними елементами.
З Землею щось подібне ви зробите лише тоді, коли річний обсяг фінансування космічних телескопів вдасться вивести хоча б на 0,5% від військового бюджету вашої планети (нашим астрономам це поки що тільки сниться). Але тоді повної ясності у вас не буде.
Ви скажете: як же так, адже кисень я виявлю! А ми відповімо: якщо Земля перебуває у стані втрати рідкої води через сильний парниковий ефект і, отже, все складне життя на ньому зробило ручкою, то ультрафіолет у верхніх шарах атмосфери, куди ринеться водяна пара, розриватиме молекули води на кисень і водень. , А останній швидко почне випаровуватися в космос. Підсумок: ви побачите масу кисню і водяну пару, але світ цей може бути не живішим за дверну ручку. Очевидно, потрібні інші методи спостережень.
Уявіть, що ви розфарбували кульку чорними та білими смугами, причому рівномірно. Почніть розкручувати його, як крутяться планети. З великої відстані колір кульки вам здасться сірим.
Ніколас Коуен (Nicolas Cowan) із Північно-Західного університету (США) разом із колегами спробував розібратися з подібними проблемами, що виникають при дослідженні поверхні екзопланет. Перше пряме зображення екзопланети було отримано 1992 року. І лише в2010-го щось подібне було підтверджено з упевненістю, але і тоді йшлося лише про крихітну світлу цятку.
І все ж таки тривалі систематичні спостереження дещо можуть прояснити. Періодичні коливання світності планети під час обертання означають, що якась її частина має більш високе альбедо, а якась менш висока. Так, альбедо льоду та морської води значно вищі, ніж суші. І якщо вдасться зрозуміти, що приблизно дві третини умовної спостерігається планети вкриті чимось, що по альбедо схоже на воду, то й говорити про реальну життєпридатність планети в зоні проживання можна буде впевненіше.
Навіть якщо поверхня буде тимчасово закрита хмарами, то при тривалих спостереженнях можна спробувати встановити швидкість руху цих хмар, що дасть відомості про швидкість вітру. І ось ще що: чи пам'ятаєте ви, що над Землею в районах тропічних лісів, які провокують опади, майже завжди є хмарність? Не виключено, що такий взаємозв'язок справедливий і для інших планет.
Щоб перевірити можливості таких спостережень, астрономи провели комп'ютерне моделювання, в якому об'єктом спостережень інша зірка вибрала умовну копію Землі. З'ясувалося, що при доступному на сьогодні рівні спостережної техніки від іншої зірки можна побачити Євразію, Тихий та Атлантичний океани — звісно ж, лише як області підвищеного та зниженого альбедо, характерного для суші та рідкої води відповідно. "Це дуже грубий, базисний матеріал, - погоджується пан Коуен, - але це тільки початок".
Першою метою для подібних спостережень не в видимому, а в ІЧ-діапазоні найлогічніше зробити "гарячі Юпітери". Вони найближче розташовані до своїх зірок, відбивають багато світла і мають великі розміри.
Зрештою,щоб отримати ефективну віддачу від таких довгострокових робіт, корисно розмістити всі накопичені результати в доступних астрономічній спільноті базах даних.
Яка техніка тут знадобилася б? Для дослідження землеподібних планет у видимому діапазоні найкраще підійде SPHERE, що готується до введення в дію (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research, "Спектрополяриметричний висококонтрастний пошуковик екзопланет") на "Дуже великому телескопі", що належить Європейській південній обсерваторії. , також розташований у Чилі.