|
Фотохимия и моделирование климата землеподобных экзопланет
|
|
|
|
Какую роль может играть соотношение кислорода (O2) и озона (O3) в атмосферах экзопланет при обнаружении биосигналов? Это то, на что надеется обратить внимание международная команда исследователей, исследующих новые методы определения и анализа атмосфер, подобных земной, в исследовании, опубликованном в журнале Astronomy & Astrophysics. Результаты исследования доступны на сервере предварительной печати arXiv.
|
|
|
|
Это исследование потенциально может помочь ученым разработать новые методы идентификации биосигналов экзопланет и, возможно, жизни в том виде, в каком мы ее знаем. Для исследования ученые использовали ряд климатических моделей, чтобы изучить, как O3 можно использовать для определения O2 из-за их нелинейной зависимости, то есть их данные имеют изогнутую форму, а не прямую линию. Это означает, что низкие уровни O2 равны низким уровням O3, и наоборот.
|
|
|
|
Климатические модели включали все типы звезд, включая размеры (от наибольшего к наименьшему: O, B, A, F, G, K, M), температурную классификацию (от 0 до 9) и текущее состояние эволюции (римские цифры от 0 до VI), в том числе, если это звезды главной последовательности звезда (обозначается буквой V). Например, наше солнце относится к категории звезд G2V.
|
|
|
|
|
|
|
Это исследование является третьей работой в серии исследований, проведенных той же командой исследователей с общей целью использования O3 для определения O2 в атмосферах, подобных Земной. В первой статье рассматривалось общее соотношение O2-O3, во второй статье рассматривалось, как закись азота (N2O) влияет на соотношение O2-O3, а в этой последней статье рассматривается, как метан (CH4) влияет на соотношение O2-O3.
|
|
|
|
В конце концов, исследователи обнаружили, что, хотя колебания уровня CH4 изменяют соотношение O2 и O3, существует большая зависимость от количества O2 и звезды-хозяина, в частности от ее температуры.
|
|
|
|
Кроме того, команда обнаружила, что модельные сценарии с высоким содержанием CH4 и O2, вращающиеся вокруг звезд с более высокими температурами, приводили к превращению CH4 в воду (H2O), что изменяло температуру атмосферы и влияло на количество O3.
|
|
|
|
В исследовании отмечается: "Эти результаты еще больше усложняют использование O3 в качестве прокси для O2, но также дают дополнительные рекомендации для будущих наблюдений. В этом исследовании мы показали, что изменение содержания CH4 влияет на соотношение O2-O3 так же сильно, как и N2O, но по-разному.
|
|
|
|
"Существует множество сценариев, в которых высокий уровень CH4 может увеличивать содержание O3 в атмосфере, в то время как высокий уровень N2O в то же время будет способствовать истощению этого O3. Это показывает, что нам необходимо было бы подумать о вариациях обоих видов, чтобы использовать измерение O3 для получения информации о содержании O2 в атмосфере".
|
|
|
|
Из почти 6000 подтвержденных экзопланет в настоящее время существуют десятки примеров потенциальных экзопланет земного типа, включая Kepler-186f, Kepler-1649c и TRAPPIST-1e, которые расположены примерно в 580, 301 и 40 световых годах от Земли соответственно. В то время как массы и радиусы Kepler-186f и Kepler-1649c, по оценкам, немного превышают земные, масса и радиус TRAPPIST-1e составляют 0,69 и 0,92 радиуса Земли соответственно.
|
|
|
|
Кроме того, все эти экзопланеты вращаются вокруг звезд М-типа, которые меньше и холоднее нашего Солнца. Аналогичная картина наблюдается и у других потенциальных экзопланет земного типа, поскольку более половины из них вращаются вокруг звезд М-типа. Это изменило понимание того, где мы можем идентифицировать миры, похожие на Землю, поскольку наше солнце относится к звезде G-типа, поэтому ученые изначально ожидали найти экзопланеты, похожие на Землю, вокруг похожих звезд.
|
|
|
|
Однако, хотя звезды M-типа меньше и холоднее, они также имеют более продолжительную продолжительность жизни, чем звезды G-типа. В то время как продолжительность жизни звезд G-типа составляет приблизительно 10 миллиардов лет, предполагается, что продолжительность жизни звезд M-типа может составлять от сотен миллиардов до триллионов лет, что повышает вероятность потенциального существования жизни на экзопланетах, вращающихся вокруг звезд M-типа.
|
|
|
|
Источник
|
