Как би изглеждала Земята на извънземните астрономи? Какво биха им казали наблюденията на Земята, ако търсеха небесата за признаци на обитаемост като нас? Това е забавен мисловен експеримент. Но експериментът е повече от просто забавление: той е научно поучителен.
В много отношения е по-лесно да изучаваме нашата планета и как изглежда тя и след това да екстраполираме тези резултати. Ново проучване показва, че намирането на доказателства за живот на Земята може да зависи от сезона, който извънземните астрономи наблюдават. Почти нищо в космическата наука не предизвиква толкова широко вълнение, колкото намирането на потенциално обитаема планета. Заглавията се разпространяват като вирус в Интернет само с незначителни промени от сайт на сайт. Досега имаме само проблясъци и намеци за екзопланети, които може да поддържат живот.
Предстои ни дълъг път. Ще са необходими много наука и иновативни разсъждения, преди да стигнем до момент, в който можем да кажем „Да. Тази далечна планета е обитаема“. Ново проучване може да бъде част от достигането до тази точка чрез изследване на външния вид на Земята през различни сезони.
Проучването е „Земята като екзопланета: II. Променливата във времето топлинна емисия на Земята и нейната атмосферна сезонност на биоиндикаторите.“ Достъпно е на сайта за предпечат arXiv.org, а водещият автор е Жан-Ноел Метлър. Метлър е докторант в катедрата по физика на ETH Zurich, изучавайки екзопланети и обитаемост.
Историческите корени на този тип изследвания се връщат към [19]70-те години, когато космически сонди посещаваха планетите в нашата Слънчева система. Пионер 10 и 11 (Юпитер и Сатурн) и Вояджър 1 и 2 (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) извършиха прелитане на някои от земните братя и сестри. Това беше началото на по-задълбочено характеризиране на други планети.
Измервайки UV и инфрачервените лъчи, учените научиха много за свойствата на планетарните атмосфери, повърхности и цялостния енергиен баланс. Но днес живеем във времето на науката за екзопланетите. Ние разширяваме същия тип наблюдения към планети на светлинни години. Смайващото разнообразие от планети, които открихме, са интересни сами по себе си, но ако има Свещен Граал в науката за екзопланетите, това трябва да е обитаемостта.
Искаме да знаем дали има нещо друго някъде там. С напредването на нашата технология астрономите получават по-мощни инструменти за изследване на далечни планети. Технологична цивилизация другаде в Млечния път вероятно би направила същото. Това би било изследване на инфрачервения емисионен спектър на Земята, ефекта от различните геометрии на наблюдение върху тези спектри и как наблюденията биха изглеждали на много по-отдалечен наблюдател.
Изследователите също така оцениха как променящите се сезони влияят върху спектрите. „Научихме, че има значителна сезонна променливост в спектъра на топлинните емисии на Земята и силата на спектралните характеристики на биоиндикаторите, като N2O, CH4, O3 и CO2, зависи силно както от сезона, така и от геометрията на гледане.“
Проучването разглежда четири различни геометрии на наблюдение: по една съсредоточена върху северния и южния полюс, една върху африканския екваториал и една върху екваториала на Тихия океан. Спектрите са наблюдавани с атмосферния инфрачервен сондър на борда на сателита Aqua на НАСА. Изследователите установиха, че няма нито една представителна извадка от спектъра на топлинните емисии на Земята. Сезонните промени правят това невъзможно.
„Вместо това“, се казва в документа, „има значителна сезонна променливост в спектъра на топлинните емисии на Земята и силата на характеристиките на абсорбция на биосигнатура зависи силно както от сезона, така и от геометрията на гледане.“ Изследователите също установиха, че топлинните емисии варират значително чрез наблюдение на геометрията. Променливостта в показанията е много по-голяма във времето над земните маси, отколкото над океаните. Африканският екваториален изглед и изгледът на Северния полюс бяха центрирани върху земни маси и показаха по-голяма променливост.
Това проучване тества нов метод за наблюдение на екзопланети в средна инфрачервена светлина, а не в отразяваща светлина. Въпреки че има сезонни вариации и наблюдавани вариации на геометрията, „… откриваме, че нашият резултат е сравнително нечувствителен към дневни или сезонни ефекти, за разлика от случая с измерванията на отразената светлина.“
Метлър и неговите колеги смятат, че техният метод може да допринесе с уникални данни за наблюдения на екзопланети в отразена светлина. „Следователно ние заключаваме, че наблюдението на екзопланети с топлинно излъчване може да предостави уникална и допълваща информация, която е необходима за характеризирането на планети около други звезди.“
