Ученые исследовали спектры планет земного типа
Ученые из Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) и Брандейского университета (США) исследовали влияние периода осевого вращения экзопланет, похожих на Землю, на спектры этих планет. Авторы пришли к выводу, что по спектру планеты можно понять, есть ли в ее атмосфере озон, но изучение спектра нельзя использовать для определения периода осевого вращения планеты, если угол наблюдения планеты не известен.
В настоящее время около других звезд уже найдены планеты, подобные Земле. Авторы исследовали спектры этих планет с различными периодами осевого вращения. Используя модель общей циркуляции атмосферы CCM3 и рассматривая циркуляцию атмосферы в течение двух лет, они вычислили спектры излучения Земли и одной из экзоземель, имеющих периоды вращения 1 и 100 суток соответственно. При расчетах спектров ученые анализировали излучение на высотах 1 км и 11 км в широком диапазоне волн.
Для Земли и экзоземли были выявлены следующие общие черты:
1) у обеих планет есть широкая полоса поглощения углекислого газа (CO2) — около 14 мкм.
2) нет существенных различий для спектров излучения в разных точках около экватора, однако для некоторых областей, например, около полюсов, различия в спектрах могут быть существенными;
3) если усреднить спектр по всему диску планеты, то разница в сигнале, полученном при наблюдениях Земли/экзоземли с различных направлений, значительно снижается по сравнению с наблюдениями отдельных областей планет, но все же заметна, но эта разница небольшая, если наблюдать весь диск с различных направлений экватора.
«Различия в спектрах экзопланет, отличающихся от Земли только периодом осевого вращения, сравнимы с различиями, связанными с изменением угла наблюдения планеты. Поэтому изучение спектра нельзя использовать для определения периода осевого вращения планеты, если угол наблюдения не известен», — прокомментировал один из авторов исследования, ведущий научный сотрудник лаборатории термодинамики и математического моделирования природных процессов ГЕОХИ РАН, доктор физико-математических наук Сергей Ипатов.
Максимальные отличия в спектрах экзопланет земного типа получены для длины волны 5−10 мкм и 13−16 мкм. При этом авторы отмечают, что анализируя спектр с длиной волны около 9,4−10 мкм, можно определить, имеет ли атмосфера экзопланеты озон или нет. Локальный минимум в этом диапазоне отсутствует на графиках восходящего излучения на высоте 11 км при отсутствии озона, но этот минимум имеется на графиках моделей с озоном. Так как озон важен для жизни, то полоса 9,4−10 мкм может быть важна для будущих наблюдений экзопланет, похожих на Землю, считают ученые.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России.