Для пошуку позаземного життя вчені створили цифрову модель безжиттєвої Землі

Планети можуть бути придатними для виникнення життя, але не обов'язково населеними. Але як дізнатися про це за десятки, сотні і тисячі світлових років, спостерігаючи за екзопланетами лише через телескопи? Виявилося, для цього достатньо створити цифрову модель безжиттєвої Землі і використовувати її як еталон.

Джерело зображення: ШІ-генерація ChatGPT

Таку модель створили вчені зі США. Вони розробили комп'ютерну модель нашої планети, в якій повністю виключено вплив живих організмів. Модель відтворює взаємодію геологічних і атмосферних процесів протягом мільярдів років і призначена для вирішення однієї з головних проблем астробіології — відокремлення потенційно придатних для життя планет від планет, які дійсно мають життя.

Модель дозволяє розрахувати, які характеристики атмосфери можуть виникнути виключно внаслідок геологічних процесів, без участі біології. Це важливо при пошуку біосигнатур — хімічних речовин в атмосфері екзопланет, які можуть вказувати на існування живих організмів.

На відміну від попередніх розробок, нова модель об'єднує кілька взаємопов'язаних фізичних і геохімічних процесів. Вона побудована на програмному комплексі VPLanet і доповнена розрахунками вуглецевого циклу, переносу води між мантією і поверхнею, випаровування, опадів і атмосферної динаміки. Зокрема, враховуються вулканічне виділення вуглекислого газу, хімічне вивітрювання гірських порід, поглинання CO₂ океаном і його повернення в атмосферу.

Модель являє собою одномірну систему, що пов'язує ядро, мантію, земну кору і клімат. Розрахунок охоплює період від 50 млн років після формування Землі до віку 5 млрд років — це приблизно плюс ще 500 млн років до нашого віку. При цьому початковий етап існування планети з глобальним океаном магми не моделювався.

Для перевірки розробники зіставили результати розрахунків з 19 характеристиками доіндустріальної Землі, включаючи температуру поверхні і мантії, тепловий потік з надр, параметри земного ядра, магнітне поле, альбедо поверхні і склад атмосфери. Отримані значення уклалися в межі похибок вимірювань.

Моделювана безжиттєва Земля зберігає умови, що допускають існування рідкої води, але її атмосфера не містить значних обсягів кисню, озону і метану. Це призводить до відсутності характерних спектральних смуг поглинання цих газів, зокрема, смуги кисню близько 0,76 мкм і озону близько 0,25 мкм.

Також дослідники розрахували можливі спектри відбитого від безжиттєвої Землі світла Сонця в діапазоні довжин хвиль 0,2–2,0 мкм. Цей розрахунок допоможе проектувати майбутню космічну обсерваторію для пошуку придатних для життя світів — Habitable Worlds Observatory (HWO). У цьому випадку Земля виступає калібрувальним інструментом для цього телескопа.

Головний результат роботи — це демонстрація того, що планета може зберігати придатні для життя умови протягом геологічних епох без участі біологічних процесів. Інакше кажучи, за всіма ознаками життя могло зародитися в таких умовах, але цього могло і не статися.

Автори розраховують використовувати розробку як еталон для пошуку біосигнатур в атмосферах екзопланет: якщо спостережуваний спектр екзопланети не можна пояснити сукупністю відомих небіологічних процесів (як у випадку безжиттєвої Землі), то це стане підставою для більш пильного пошуку життя на ній.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки