Струйные течения спрятали от астрономов признаки жизни на экзопланетах

Планета TRAPPIST-1d в представлении художника

NASA/JPL-Caltech

Найти следы жизни на экзопланетах будет сложнее, чем считалось ранее: компьютерное моделирование показало, что движение воздушных потоков в атмосфере может скрывать от телескопов биомаркеры — вещества, указывающие на присутствие живых организмов, сообщается в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Астрономы ищут признаки жизни на далеких экзопланетах, исследуя химический состав атмосфер. Некоторые соединения, например метан или кислород, образуются в результате жизнедеятельности организмов. Присутствие этих биомаркеров в газовых оболочках планет или их спутников может означать, что на небесном теле обитают бактерии или растения, похожие на те, что мы встречаем на Земле.

Озон — разновидность кислорода — тоже входит в число возможных биомаркеров. В нашей атмосфере этот газ формирует слой, который защищает нас от жесткого ультрафиолетового излучения, идущего от Солнца. На других планетах озон, по мнению ученых, может быть признаком существования жизни, так как он рождается при воздействии излучения звезды на кислород (О2), в основном производимый растениями.

Однако даже если биомаркеры присутствуют в атмосферах планет, они могут быть гораздо лучше спрятаны, чем предполагалось ранее. Команда ученых под руководством Людмилы Кароне (Ludmila Carone) из Института астрономии имени Макса Планка выяснила, что озон может концентрироваться в районе экватора, а не вблизи полюсов, как на Земле.

Астрономы рассмотрели несколько планет, потенциально пригодных для жизни: Проксиму b, которая вращается вокруг ближайшей к Солнцу звезде — Проксимы Центавра, и TRAPPIST-1d, самую «многообещающую» планету системы TRAPPIST. Оба небесных тела вращаются очень близко к своим материнским звездам, что привело к приливному захвату. Это значит, что они всегда повернуты одной стороной к светилу, как Луна к Земле. Кароне с командой провела моделирование движения атмосферы на таких планетах, и пришла к выводу, что существование стабильной границы дня и ночи (терминатора) должно оказывать заметное влияние на движение газов и распределение озона в верхних слоях атмосферы.

Моделирование показало, что на Проксиме b и TRAPPIST-1d движение воздушных масс может определяться стоячей волной Россби, которая представляет собой гигантский «изгиб» высотных струйных течений. Она будет образовываться в районе тропиков и простираться до самой стратосферы. Это приведет к сильной концентрации воздушных масс, и озона в частности, в районе экватора — такое явление ученые называют анти-эффектом Брюера-Добсона. Согласно предложенной учеными модели, которая объясняет, почему в районе тропиков озона меньше, в «зимнем» полушарии Земли существуют медленные потоки, которые перераспределяют воздух из тропиков в другие климатические пояса. В случае с приливно захваченными экзопланетами будет наблюдаться обратная картина.

«Отсутствие озона в будущих наблюдениях не должно значить, что на планете совсем нет кислорода. Он просто может быть сконцентрирован в других местах, не как на Земле, или просто хорошо спрятан», — комментирует Кароне. Вывод справедлив для планет, чей период вращения меньше 25 дней. В другом случае движение воздушных масс в атмосфере должно быть больше похоже на земное.

Впервые атмосфера землеподобной экзопланеты была изучена лишь в прошлом году. Тогда телескоп «Хаббл» показал, что скорее всего газовые оболочки похожих на Землю планет не похожи на водородно-гелиевые атмосферы планет-гигантов. Ранее похожие наблюдения провели для суперземли Глизе 1214 b. Совсем недавно исследователи также открыли у планеты вне Солнечной системы стратосферу. В ней присутствует горячий водяной пар.

Кристина Уласович

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.