Атмосфера пришельцев, созданная в лаборатории, может помочь поискам экзопланеты

Исследователи Сара Хёрст и Чао Хе

Исследователи Сара Хёрст и Чао Хе из Университета Джона Хопкинса исследуют образцы смоделированной атмосферы в перчаточном боксе с сухим азотом. Исследовательская группа перепутала атмосферы девяти смоделированных экзопланет, чтобы проверить, что образует дымку в лаборатории. (Изображение предоставлено Уиллом Кирком / Homewood Photography)



Хотя телескопы в космосе могут сканировать небо без помех со стороны облаков Земли, они по-прежнему сталкиваются с проблемами из-за тумана на других планетах. Чтобы обойти туманное небо, исследователи смоделировали образование дымки в атмосферах экзопланет в надежде лучше понять будущие наблюдения, сделанные с помощью космического телескопа НАСА Джеймса Уэбба.



«Одна из причин, по которой мы начинаем эту работу, заключается в том, чтобы понять, сделает ли наличие слоя дымки на этих планетах более или менее пригодными для жизни», - говорит ведущий автор Сара Хёрст. сказано в заявлении . Хёрст, исследователь из Университета Джонса Хопкинса в Мэриленде, и ее команда изменили уровни газов в своей компьютерной модели, чтобы построить девять смоделированных планет. Затем в лаборатории исследователи создали комбинации частиц, предсказанные этой моделью, чтобы определить, какие газовые смеси с наибольшей вероятностью образуют дымку. [Космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА прибывает в Калифорнию для окончательного тестирования]

Теперь вы его затуманиваете - теперь вы этого не сделаете

Направляя самые мощные телескопы на экзопланеты, астрономы могут определить, какие газы составляют атмосферы этих миров. Космический телескоп Хаббла и наземные инструменты НАСА уже дали некоторые подсказки о других мирах, а предстоящий космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), как ожидается, проникнет еще глубже.



Когда твердые частицы взвешены в газе атмосферы, они могут образовывать дымку, которая влияет на то, как свет взаимодействует с газом, мешая наблюдениям в телескоп. В частности, дымка приглушает длины волн света, которые могут улавливать телескопы и которые исследователи используют для идентификации атмосферы.

Хёрст и ее команда использовали компьютерные модели, чтобы собрать атмосферы для супер-Земли или мини-Нептуны , типы миров, которых нет в нашей солнечной системе. Суперземли - это скалистые миры, которые больше Земли, а мини-Нептуны - это миниатюрные версии газовых гигантов в этой солнечной системе. В моделях смешаны уровни трех доминирующих газов - двуокиси углерода, водорода и газообразной воды - и четырех других газов, присутствующих в моделях в меньшей степени: гелия, окиси углерода, метана и азота. Затем исследователи изменили температуру смесей, чтобы получить величины, наблюдаемые в девяти смоделированных мирах.

После объединения газов в камере и их нагревания Хёрст и ее команда отправили смеси, протекающие через плазменный разряд, чтобы инициировать химические реакции. Поток заряженных частиц разбивал молекулы газа и заставлял их рекомбинировать друг с другом, чтобы создавать новые вещи; это позволило исследователям увидеть, какие атмосферы создают дымку.



«Иногда они образуют твердые частицы, создавая дымку, а иногда нет», - сказал Хёрст. «Фундаментальный вопрос для этой статьи заключался в следующем: какие из этих газовых смесей - какие из этих атмосфер - мы ожидаем быть мутными?»

Оказывается, все они. Исследователи обнаружили, что каждая из девяти «атмосфер» создавала дымку в разной степени. К удивлению ученых, они обнаружили больше всего частиц дымки в двух атмосферах с преобладанием воды, а не в атмосфере метана, где они ожидали увидеть больше дымки.

«У нас долгое время была идея, что химия метана - единственный верный путь создания дымки, и теперь мы знаем, что это неверно», - сказал Хёрст. Метан состоит из водорода и углерода, которые присутствовали в эксперименте.



Сара Хёрст заглянула в экспериментальную камеру, чтобы увидеть, не формируется ли дымка.

Сара Хёрст заглянула в экспериментальную камеру, чтобы увидеть, не формируется ли дымка.(Изображение предоставлено Уиллом Кирком / Homewood Photography)

Исследователи также обнаружили, что различия в цвете частиц могут влиять на количество тепла, которое улавливает дымка.

По словам исследователей, дымка может иметь значение для обитаемости. Подобно тому, как сегодняшний озоновый слой на Земле помогает защитить жизнь от вредного излучения, ученые подозревают, что примитивная дымка могла защищать планету в прошлом. По словам исследователей, подобные туманы также могут помочь жизни, развивающейся на экзопланетах, выжить и даже процветать.

Затем команда проанализирует различные дымки, чтобы увидеть, как цвет и размер частиц влияют на их взаимодействие со светом, сказали исследователи. Эти детали помогут исследователям, когда они пытаются измерить состав экзопланет с помощью Webb, запуск которого запланирован на 2019 год. Результаты помогут определить лучшие экзопланеты, на которые будет направлен инструмент после запуска.

«Часть того, что мы пытаемся помочь людям понять, - это в основном то, на что вы хотели бы смотреть», - сказал Хёрст.

Исследование опубликовано в онлайн-журнале. Природа Астрономия .

Следуйте за Нолой Тейлор Редд на @NolaTRedd , Facebook или Google+ . Следуйте за нами на @Spacedotcom , Facebook или Google+ . Первоначально опубликовано demokratija.eu .