Астрономы разработали компьютерную модель, которая имитирует эволюцию каменистой планеты без участия живых организмов. Этот инструмент поможет исследователям точнее определять, являются ли обнаруженные в атмосферах далеких миров газы признаком жизни или результатом обычных геологических процессов.
Поиск обитаемых миров осложняется тем, что некоторые химические соединения могут производиться как биологическими, так и геологическими процессами. Чтобы отличить одну ситуацию от другой, ученым необходимо точно знать, какие условия в атмосфере возможны на планете, где жизнь никогда не зарождалась.
Как работает симуляция
Модель создала планетолог Саманта Гилберт-Джанизек из Калифорнийского университета в Риверсайде. В основу легли более ранние разработки Рори Барнса из Вашингтонского университета, которые описывали ядро, мантию и кору планеты. Гилберт-Джанизек расширила этот функционал, добавив в расчеты поверхность и атмосферу.
Система учитывает 19 различных параметров, не связанных с биологией. Среди них — количество тепла, получаемого от звезды, перенос химических веществ и тепла из ядра к поверхности, а также выброс определенных газов из недр планеты.
От калибровки до поиска экзопланет
В качестве отправной точки автор использовала Землю. Симуляция показала, как развивался бы наш мир, если бы на нем никогда не появилась жизнь, начиная с момента рождения планеты 4,5 миллиарда лет назад и до 500 миллионов лет в будущее. В результате получился безжизненный мир, который, тем не менее, сохранил океаны и атмосферу.
Теперь модель работает по принципу «plug-and-play»: ученые могут ввести основные характеристики любой изучаемой экзопланеты и запустить расчет. Если результат симуляции совпадет с данными, полученными с помощью телескопа James Webb или будущих обсерваторий (например, Habitable Worlds Observatory от NASA), значит, планета, скорее всего, необитаема.
Однако, если наблюдаемые данные будут существенно отличаться от предсказаний модели «мертвого мира», это станет серьезным поводом предположить наличие жизни, которая меняет состав атмосферы. По словам Рори Барнса, такая калибровка дает уверенность в точности будущих исследований экзопланет. Результаты работы опубликованы в The Planetary Science Journal.
