Žemė kaip egzoplaneta: štai ką matytų ateiviai, jei žiūrėtų į Žemę

Žinoma, niekas nežada stebėti Žemės iš taip toli, kad ji taptų vieno pikselio dydžio šviesos šaltiniu. Greičiau priešingai – paėmę labai detalius Žemės stebėjimų duomenis, galime juos paversti į tokius, kokius galėtų surinkti tolimos civilizacijos astronomai. Tada, pritaikę turimus algoritmus, galime nustatyti planetos savybes ir palyginti jas su tikrosiomis. Vieno tokio bandymo rezultatai paskelbti visai neseniai – jie parodo, kaip galėtume aptikti vandenį tolimose planetose.

Vanduo laikomas labai svarbiu planetos tinkamumo gyvybei indikatoriumi. Aišku, galbūt gali egzistuoti gyvybė, visiškai apsieinanti be vandens, tačiau visiems žemiškiems organizmams ši molekulė yra būtina. Reikšmingo vandens kiekio egzistavimą planetoje išduoda trys vandens apykaitos rato elementai: vandens telkiniai paviršiuje, vandens garai atmosferoje ir debesys. Visi šie elementai matomi iš kosmoso: vandens telkiniai yra tamsesni už sausumą, debesys atspindi nemažai žvaigždės spinduliuotės, o vandens garai sugeria konkretaus bangos ilgio spinduliuotę. Tačiau stebėdami nuolat kintantį egzoplanetos spektrą, ne visada galėsime labai aiškiai pasakyti, kurios jo dalys nurodo debesuotumą, kurios – paviršiaus struktūras, o kurios – kažkokias kitas savybes. Taigi prieš pradedant tyrinėti egzoplanetas, verta metodus patikrinti, naudojant Žemės stebėjimus.

Pasirinkti stebėjimai – tai 10 tūkstančių Žemės nuotraukų, darytų kosminiu teleskopu DSCOVR. Kiekviena nuotrauka buvo suintegruota per visą Žemės diską, taip apsimetant, kad planetą stebime iš labai toli ir gauname tik bendrą jos informaciją. Gauti nauji duomenys buvo gana grubus Žemės spektras ir jo kitimas per dvejus metus. Išanalizavus šį duomenų rinkinį nustatyta, kad beveik visą kintamumą galima aprašyti kaip dviejų tiesinių funkcijų sumą. Palyginus šių funkcijų vertes su realiais Žemės duomenimis paaiškėjo, kad vienos funkcijos amplitudė gerai atitinka debesuotumą konkrečiu momentu, o kitos – stebimo pusrutulio dalį, kurią užima sausuma.

Žinodami, kad planetos para trunka 24 valandas ir kad skirtingais metų laikais Žemė tolimam stebėtojui atsuka truputį kitą savo pusę, astronomai taip pat sudarė ir planetos žemėlapį:

Juoda linija čia žymi tikėtiną kranto liniją. Įmanoma išskirti Šiaurės Ameriką, Afriką, Aziją ir netgi Australiją, nors Pietų Amerika šiek tiek pasimeta kaip Antarktidos dalis, o Europa pranyksta Afrikoje. Bet nors ir nelabai tikslus, šis žemėlapis yra stulbinančiai geras rezultatas, turint omeny, kad jis gautas neturint jokios erdvinės informacijos apie planetos paviršiaus struktūras.

Netolimoje ateityje šį metodą bus galima pritaikyti analizuojant tikrų egzoplanetų stebėjimus, atliktus, pavyzdžiui, su James Webb kosminiu teleskopu ar vienu iš šiuo metu statomų milžiniškų antžeminių teleskopų. Tada galėsime egzoplanetas nagrinėti ne tik kaip taškus kažkur žvaigždžių apylinkėse, bet kaip objektus su paviršiaus struktūra. Tos struktūros gali būti vandenynai ir žemynai, gali būti kokie nors ilgalaikiai debesys, arba kas nors dar labiau egzotiško; bet kuriuo atveju, ši informacija padės mums daug geriau jas suprasti.

Tyrimo rezultatai publikuojami Astrophysical Journal Letters. Taip pat juos rasite arXiv.