Модель Земли без жизни поможет искать биосферы на экзопланетах
Учёные из Калифорнийского университета создали компьютерную модель, которая симулирует развитие скалистой планеты без участия жизни. Симуляция начинается с формирования «двойника Земли» 4,5 млрд лет назад и продолжается на 500 млн лет вперёд.
Модель воспроизводит 19 небиологических параметров: тепло от родительской звезды, перенос тепла и химических веществ между ядром, мантией, корой, поверхностью и атмосферой, а также выбросы газов из недр. Она служит базовым эталоном для сравнения с реальными данными о каменных экзопланетах.
Главная задача инструмента — помочь астрономам различать планеты, пригодные для жизни, и те, где жизнь уже существует. Атмосфера живого мира насыщена газами биохимического происхождения, но многие из них могут появляться и из-за геологических процессов. Если спектральные наблюдения телескопа «Джеймс Уэбб» или будущих наземных обсерваторий диаметром более 30 метров совпадают с результатами симуляции, вероятность наличия биосферы снижается, а расхождения указывают на возможную модификацию атмосферы живыми организмами.
Разработка опирается на модель ядра, мантии и коры, созданную ранее учёными Вашингтонского университета. Новый подход добавляет к расчётам поверхностные слои и газовую оболочку, превращая инструмент в универсальный конструктор: астрономы могут подставить физические свойства любой изучаемой планеты, после чего система автоматически рассчитает её небиологическую эволюцию. Совпадение наблюдаемых спектров с выходными данными позволяет отсеять ложные сигналы биомаркеров.
Авторы отмечают, что даже частичное отклонение от предсказаний модели не гарантирует стопроцентного обнаружения жизни, но существенно сужает круг кандидатов для пристального изучения. Инструмент позволит эффективнее распределять время наблюдений на следующих поколениях космических аппаратов, включая запланированную обсерваторию Habitable Worlds Observatory, фокусируя усилия на экзопланетах с наиболее вероятными признаками биологической активности.