Ученые исследуют, как молнии на экзопланетах могут влиять на возможность обнаружения на них признаков жизни. Исследователи пришли к выводу, что они могут сильно мешать работе даже такого мощного инструмента, как космический телескоп James Webb.
Поиск следов жизни
Обнаружение биомаркеров, то есть веществ, указывающих на наличие жизни на других планетах, — достаточно трудная задача. Их и так не легко увидеть, а спектры излучения, в которых их ищут, несут в себе большое количество шумов. Новое исследование показывает, что это может быть еще сложнее.
В нем говорится о том, что молния может маскировать присутствие таких веществ, как озон, которые указывают, что на планете может существовать сложная жизнь. Она также может усиливать признаки присутствия таких соединений, как метан, который считается многообещающим биомаркером.
Сейчас открытие экзопланет стало почти рутинным делом. Мы нашли более 5500 экзопланет, и следующий шаг — изучение их атмосфер и поиск признаков жизни. Космический телескоп James Webb играет ведущую роль в этом деле. Но в атмосферах некоторых экзопланет молнии могут усложнить работу JWST, заслоняя одни потенциальные биомаркеры и усиливая другие.
Хотя мы открыли более 5500 экзопланет, лишь 69 из них находятся в потенциально пригодных для жизни зонах вокруг своих звезд. Это каменистые планеты, которые получают достаточно энергии, чтобы поддерживать жидкую воду на своей поверхности. Наш поиск биомаркеров сосредоточен на этом небольшом количестве планет.
Молнии на экзопланетах
В своем исследовании авторы объединили лабораторные эксперименты с моделированием фотохимического и радиационного переноса. Атмосферы могут быть чрезвычайно сложными, и вряд ли две экзопланеты будут иметь одинаковые атмосферные свойства. Но физика и химия подсказывают, что может произойти, а модели фотохимического и радиационного переноса могут справиться с тысячами различных типов химических реакций в атмосфере.
Исследователи обнаружили, что влияние молнии на биосигнатуры зависит от типа атмосферы и количества молний. Они рассмотрели два широких типа атмосфер: восстановительные и окислительные. Первая из них не содержит кислорода или других газов на его основе и не может производить никаких окисленных соединений. Вторая является ее противоположностью и почти полностью состоит из таких соединений.
Положительные и ложноположительные биомаркеры
Результаты исследований показывают, что для планеты с поверхностной водой и пригодной для жизни атмосферой со слабо восстановительной или слабо окислительной средой молния может давать ложноположительные результаты с небольшой вероятностью.
Авторы прогнозируют, что для исследуемого здесь типа атмосферы молния не способна создавать ложные признаки аммиака или метана. Они говорят, что также маловероятно, что молния могла создать ложноположительный биомаркер оксида азота.
Однако атмосферное электричество при этом создавало бы некоторые соединения, в частности CO и NO. Исследователи использовали скорость образования обоих химических веществ, чтобы рассчитать, как частота вспышек молнии влияет на состав атмосферы. Затем они применили эту модель к планетам размером с Землю в пригодных для жизни зонах Солнца и звезды TRAPPIST-1 как для кислородной, так и для бескислородной атмосферы.
Ученые провели симуляции этих сценариев на планетах с биосферой и без нее. Они также рассчитали смоделированные спектры из этих миров и установили, насколько легко в них было бы определить биомаркеры.
«Мы обнаружили, что молния не способна создать ложноположительный признак угарного газа на обитаемой планете», — объясняют авторы. Однако в атмосфере, богатой кислородом, скорость молнии, которая лишь в несколько раз превышает современную земную, может замаскировать признаки присутствия озона. В других ситуациях молния может предотвратить ложноположительные результаты. «Таким образом, наша работа предоставляет новые ограничения для установления полной характеристики атмосферных и поверхностных процессов на экзопланетах», — заключают авторы.
По материалам phys.org
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
