Как NASA сможет найти океаны на далеких планетах: новый метод

Как NASA сможет найти океаны на далеких планетах: новый метод

Астрономы из Университета Аризоны Элеонора Корниш и Тайлер Робинсон предложили новый способ обнаружить океаны на экзопланетах — по бликам света, отражающимся от воды. Сейчас известно более 5500 экзопланет, десятки из них находятся в обитаемых зонах своих звезд, где теоретически может существовать жидкая вода, но ученым ни разу не удалось ее найти на другой планете. Суть метода — так называемый «блик», или зеркальное отражение, возникающее, когда свет падает на воду под небольшим углом. Эту информацию сообщает сайт Phys.org.

Земля — яркий пример: солнечные блики на море хорошо знакомы каждому. А вот песок, камни и грунт отражают свет во всех направлениях, и такого эффекта не дают. Вода ведет себя как зеркало, поэтому свет, отражающийся от океана под острым углом, бестретко попадает прямо в телескоп — планета окажется на короткое время заметно ярче. Феномен не новый — в 2009 году аппарат Cassini зафиксировал блики от углеводородных озер на Титане, ранее команда Карла Сагана с помощью пролета Galileo наблюдала блики от земных океанов.

В своей работе, доступной в виде препринта на arXiv и поданной в The Astrophysical Journal, исследователи адаптировали атмосферный инструмент rfast, добавив модель Кокса-Манка, которая учитывает ветер и рябь на волнах. В симуляциях инструмент даже при высоком уровне шума успешно отличал планеты с океану от планет без них, если наблюдать их под углом больше 120 градусов. При таких ракурсах срабатывает эффект «покраснение блика» — свет проходит через атмосферу дольше, его синяя часть рассеивается (эффект Релеевского рассеяния), и на Земле небо синее, а у планеты — красноватый отблеск.

Расчетный диапазон полезен конструкторам обсерватории Habitable Worlds Observatory (HWO), которая должна блокировать свет материнской звезды. Раньше считалось, что блик океана можно увидеть под углом 130°, а новое значение в 120° дает на 10° больше свободы в наблюдениях. Но у метода есть ограничения — главное из них облака: в симуляциях закладывали 50-процентную облачность земной модели, а более плотные облака могут «скрыть» океан, а иногда высокие перистые облака дают ложный сигнал.

Различить настоящий океан и те облака можно через анализ полос поглощения газов и жидкости, но потребуется и дополнительная информация: наземные данные о Земле в фазе серпа, которые нужно собрать для тренировки алгоритма. Как это будет работать с остальными планетами — вопрос времени, но метод обещает дать астрономам реальный шанс впервые увидеть океан на экзопланете.