Вчені емпірично перевірили можливість виявлення багатоклітинного життя виходячи з даних про альбедо в низькій роздільній здатності.
Стаття опублікована в International Journal of Astrobiology.
Дослідники аналізували, як протягом доби змінюється альбедо неживого ландшафту і рослинного на земному полігоні, і потім порівняли знімки різних регіонів Землі з космосу. З'ясувалося, що метод дозволяє відрізнити порослі лісом регіони від пустельних, але при стисненні зображення планети до одного пікселя перестає працювати.
Уже близько десяти років вчені отримують прямі зображення екзопланет. Це дуже складно, оскільки планети тьмяні у порівнянні зі своїми зірками, а знаходяться до них відносно близько. У минулому році астрономи вперше сфотографували планетну систему сонцеподібної зірки.
Заплановані до запуску телескопи володіють істотно більшими можливостями ніж сучасні, і в майбутньому кількість прямих знімків екзопланет зросте. Однак, швидше за все, до запуску космічного телескопа зі надвеликої апертурою екзопланети земного типу буде видно в дуже низькій роздільній здатності, аж до одного пікселя. На таких зображеннях не можна буде розгледіти ні лісів, ні гір, і для того, щоб перевірити, чи є там багатоклітинне життя, потрібно вдаватися до непрямих методів.
Якщо виходити з передумови, що позаземне життя також використовує фотосинтез, то багатьом організмам вигідно бути високими. Іншими словами, на інших планетах можуть виникати дерева або схожі на них структури.
Дерева в середньому набагато більш вертикальні, ніж ландшафт: менше одного відсотка земної поверхні має ухил більше 45 градусів, в той час як середній ухил дерев сягає до 90 градусів. Тінь від пологого об'єкта змінюється протягом дня набагато менше, ніж від вертикального, і сума цих тіней буде в кожен момент часу впливати на альбедо планети, тобто на те, наскільки вона яскрава. Отже, яскравість «лісової» планети і пустельній буде змінюватися по-різному - треба тільки, щоб дерева були досить високими.
Крістофер Дауті з Університету Північної Арізони і його колеги вирішили на прикладі Землі експериментально перевірити, чи можна виявити за цим методом багатоклітинне життя на планеті, яку видно як один піксель або кілька.
Для перевірки вчені взяли дані з двох джерел. Перший - результати роботи космічного апарату POLDER, який працював в кінці дев'яностих років і зібрав дані про яскравість різних ділянок Землі при висвітленні Сонцем з різних кутів. Цю інформацію треба було з чимось порівняти, і для цього вчені відправилися на полігон неподалік від свого університету.
Там в 60-х роках проходили тренування астронавтів для висадки на Місяць: місцевість навколо вулкана Сансет покрита попелом, що віддалено нагадує реголіт, а для більшої схожості за допомогою вибухівки утворили кратери діаметром до дванадцяти метрів. Дослідники знімали цей полігон з дрона протягом декількох днів в різний час доби, і зібрали дані як і про неживий район навколо кратерів, так і про соснові гаї.
З'ясувалося, що при зміні кута освітлення Сонцем райони з деревами навколо Сансет дійсно демонструють більш різку зміну яскравості. Вчені вважають, що якщо альбедо протягом дня змінюється на 0,01 сильніше, ніж повинно у млявої поверхні, це можна вважати ознакою багатоклітинного життя. Ця ознака добре виділяється в даних POLDER. При зміні кута освітлення на тридцять градусів зміна альбедо пустельних районів, таких як Сахара, виявилося рівною 0,007, а густих заростей, подібних басейну Амазонки - 0,016.
Однак, якщо зменшити здатність, і відводити один піксель не для великих районів, а для всієї планети в цілому, то надійних ознак життя за цим методом виявити не вдалося. Вчені вважають, що справа в тому, що їх модель погано враховує вклад в альбедо хмар, води і атмосферного розсіювання, Крім того, дані апарату POLDER щодо висвітлення з гострих кутів не є достатньо надійними, і їх, хоч вони б і могли допомогти, не включили в розрахунок.
Фото: Doughty et al. / International Journal of Astrobiology, 2020
Як повідомляв Realist, астрономи вперше отримали пряме підтвердження існування екзопланети Бети Живописця, яка була виявлена за допомогою методу радіальних швидкостей.