Атмосферные маяки направляют ученых НАСА в поисках жизни

Автор: Леонид Гляделов . Опубликовано в категории: ЭКЗОПЛАНЕТЫ

1 1 1 1 1 Рейтинг 0 [0 Голоса (ов)]

Маяки жизни могут помочь исследователям определить потенциально пригодные для жизни миры.

Некоторые экзопланеты светятся ярче других за пределами Солнечной системы. Новое исследование NASA предлагает новый подход к изучению экзопланетных атмосфер. Он использует частые звездные штормы, которые бросают огромные облака звездного материала и излучения в космос - от прохладных, молодых звезд карликов, чтобы выделить признаки обитаемых экзопланет.

Традиционно исследователи искали потенциальные биосигналы, как способ идентификации обитаемых миров: побочные продукты из жизни, как мы знаем, такие как кислород или метан, которые со временем накапливаются в атмосфере до обнаруживаемых количеств. Но с учетом современных технологий, по словам Владимира Айрапетяна, ведущего автора научных докладов исследования, опубликованного 2 ноября 2017 года, с указанием этих газов на дальних экзопланетах, отнимает много времени и требует значительного времени наблюдения. Новое исследование предполагает поиск более грубых признаков потенциально обитаемых миров, которые легче обнаружить с помощью текущих ресурсов за меньшее время.

«Мы находимся в поисках молекул, сформированных из фундаментальных предпосылок к молекулярному азоту, в частности молекулярному азоту, который составляет 78 процентов нашей атмосферы», - сказал Айрапетян, который является ученым-астрономом в Центре космических полетов Goddard NASA в Гринбелте, штат Мэриленд, и в американском Университет в Вашингтоне, округ Колумбия.
«Это основные молекулы, которые являются биологически дружественными и обладают сильной инфракрасной излучающей способностью, что увеличивает наши шансы обнаружить их».

Настоящая жизнь на Земле, рассказывает Айрапетян и его команда исследователей, но мы должны искать атмосферы, богатые водяным паром и азотом, а также кислородом, который является продуктом жизни. Кислород и азот свободно плавают стабильно в своей молекулярной форме, то есть два атома кислорода или азота, связанного вместе в одной молекуле. Но вблизи активной карликовой звезды экстремальная космическая погода производит различные химические реакции, которые исследователи могут использовать в качестве индикаторов состава атмосферы.

Звезды, подобные нашему Солнцу, в подростковом возрасте неспокойны и часто производят мощные извержения, которые выбросывают звездные частицы перед ними на почти световые скорости. В отличие от нашего Солнца, некоторые желтые и оранжевые звезды, которые немного прохладнее Солнца, могут продолжать производить эти сильные звездные штормы в течение миллиардов лет, вызывая частые потоки частиц высокой энергии.

Когда эти частицы достигают экзопланеты, они наполняют ее атмосферу достаточной энергией, чтобы разбить молекулярный азот и кислород на отдельные атомы, а молекулы воды - на гидроксил-один атом, каждый из кислорода и водорода, связанный вместе. Оттуда реактивные атомы азота и кислорода испускают каскад химических реакций, которые в конечном итоге производят то, что ученые называют атмосферными маяками: гидроксилом, молекулярным кислородом и оксидом азота - молекулой, состоящей из одного азота и одного атома кислорода.

Айрапетян и его коллеги использовали модель для расчета того, сколько будет образовываться оксида азота и гидроксила, и сколько озона будет разрушено в земной атмосфере вокруг активной звезды. Землеустроители десятилетиями использовали эту модель для изучения того, как озон, который образуется естественным образом, когда солнечный свет поражает кислород, - в верхней атмосфере реагирует на солнечные бури, но он нашел новое применение в этом исследовании; В конце концов, Земля - лучшее место для исследований, доступное в поисках жизни на других планетах.

Используя компьютерное моделирование, исследователи выставили атмосферу модели на космическую погоду, которую они ожидали бы от прохладной активной звезды. Они обнаружили, что озон падает до минимума и подпитывает производство атмосферных маяков.
Для исследователей эти химические реакции очень полезны. Когда звездный свет поражает атмосферу, пружинные связи внутри молекул маяка поглощают энергию и вибрируют, посылая эту энергию обратно в космос как тепло или инфракрасное излучение. Ученые знают, какие газы имеют излучение на определенных длинах волн света, поэтому, глядя на всё излучение, исходящее из атмосферы, можно понять, что находится в самой атмосфере.

Для формирования определяемого количества этих маяков требуется большое количество молекулярного кислорода и азота. Таким образом, если они будут обнаружены, эти соединения могут указывать на атмосферу, наполненную биологически дружественной химией, а также атмосферное давление как на Земле, и следовательно, возможность обитаемого мира, одну иглу в огромной стоге сена экзопланет.

Этот подход также предназначен для отсечения экзопланет без земного магнитного поля. «Планета нуждается в магнитном поле, которое защищает атмосферу и защищает планету от звездных штормов и радиации», - сказал Айрапетян. «Если звездные ветры не настолько экстремальны, чтобы сжимать магнитное поле экзопланеты вблизи его поверхности, магнитное поле препятствует атмосферному выходу, поэтому в атмосфере больше частиц и более сильный инфракрасный сигнал».

Айрапетян и его коллеги использовали данные миссии NASA по изучению Земли TIMED - короткая для Thermosphere Ionosphere Mesophere Energetics Dynamics - для моделирования того, как могут появляться инфракрасные наблюдения этих маяков. Данные поступали из инструмента спектроскопии TIMED под названием SABER-short для зондирования атмосферы с использованием широкополосной радиометрии излучения, которая изучает ту же самую химию, которая генерирует атмосферные маяки, как это происходит в верхней атмосфере Земли в ответ на солнечную активность.

«Принимая то, что мы знаем об инфракрасном излучении, излучаемом земной атмосферой, идея состоит в том, чтобы посмотреть на экзопланеты и посмотреть, какие сигналы мы можем обнаружить», - сказал Мартин Млинчак, соавтор статьи и главный исследователь SABER в НАСА Исследовательского центра Лэнгли в Хэмптоне, штат Вирджиния.
«Если мы обнаружим сигналы экзопланеты почти в той же пропорции, что и Земля, мы могли бы сказать, что планета - хороший кандидат на наличие жизни».

Данные SABER показали, что частота интенсивных звездных штормов напрямую связана с силой сигналов тепла от атмосферных маяков. С большим количеством штормов генерируются молекулы маяка, и инфракрасный сигнал будет достаточно сильным, по мнению ученых, и определяться при помощи шести-десятиметрового космического телескопа всего за два часа наблюдения.

«Это захватывающий, новый, предлагаемый способ поиска жизни», - сказал Шон Домагал-Голдман, астродинамик Годдарда, не связанный с исследованием.
«Но, как и со всеми признаками жизни, сообществование экзопланет должно подразумеваться в контексте. Каким образом немифологические процессы могут имитировать эту подпись?»

При правильной звезде эта работа может привести к новым стратегиям поиска жизни, которые идентифицируют не только потенциально пригодные для жизни планеты, но и планетные системы, поскольку способ взаимодействия атмосферы планеты со своим Солнцем, также оказывает ключевое влияние на ее пригодность для жизни. Если обнаружены перспективные сигналы, исследователи могут координировать наблюдения с будущей космической обсерваторией, такой как Космический телескоп Джеймса Уэбса НАСА, увеличивая вероятность обнаружения такой потенциальной системы.

«Новые идеи о потенциале жизни на экзопланетах в решающей степени зависят от междисциплинарных исследований, в которых данные, модели и методы используются из четырех научных разделов НАСА Годдарда: гелиофизика, астрофизика, астрономия и наука о Земле», сказал старший астрофизик Годдарда и соавтор Уильям Данчи.
«Эта смесь создает уникальные и мощные новые пути для исследований экзопланет».

НЕ ЗАБУДЬТЕ ПОДЕЛИТЬСЯ ЭТОЙ СТАТЬЕЙ:

2017-11-02 17:30:48 Некоторые экзопланеты светятся ярче других за пределами Солнечной системы. Новое исследование NASA предлагает новый подход к изучению экзопланетных атмосфер. Он использует частые звездные штормы, которые бросают огромные облака звездного материала и излучения в космос - от прохладных, молодых звезд карликов, чтобы выделить признаки обитаемых экзопланет.
AstroNews Logo

Добавить комментарий

Комментарии нарушающие ПРАВИЛА будут удаляться, а их авторы возможно будут забанены.

СЛУЧАЙНЫЕ НОВОСТИ КОСМОСА

Новости астрономии: Опубликован каталог из более чем миллиарда звезд от космического телескопа Гайя (Gaia).

Обзор звезд Млечного Пути от космического телескопа Гайя (Gaia).

Это - самый большой обзор небесных объектов на сегодняшний день. На данный момент учтен свет 1142 миллионов звезд.

Также до разработки более богатого каталога, "на пробу" были продемонстрированы результаты расстояний и собственного движения более двух миллионов звезд.

Подробнее...

Новости науки: Исследователи впервые разработали модель взрыва сверхъяркой (superluminous) сверхновой.

Впервые разработана модель сверхъяркой сверхновой в 2-D.

Наблюдения редких взрывов сверхъярких сверхновых, светимость которых на один-два порядка выше, чем обычно, вызывают у астрономов недоумение.

Они замечены лишь в последнее десятилетие и ученые озадачены необычайной яркостью этих событий и самих механизмов взрыва.

Подробнее...

Радиационные пояса Сатурна, кардинально изменилось представление

Радиационные пояса Сатурна 2010 и 2012г.

Радиационные пояса Земли и Сатурна отличаются сильнее, чем предполагалось ранее. В этих поясах очень энергичные частицы, такие как электроны и протоны, движутся вокруг планеты с большими скоростями - захваченными ее магнитным полем.

В случае Земли, солнечный ветер, ток заряженных частиц от Солнца, различающийся по силе, контролирует интенсивность радиационного пояса как прямо, так и косвенно. Однако радиационные пояса Сатурна полностью развиваются независимо от солнечного ветра и вместо этого оказывают решающее влияние спутники газового гиганта.

Подробнее...