Астрономы из Вашингтонского университета (США) построили компьютерную модель Земли, которая имитирует геохимические процессы за 5 миллиардов лет - от формирования планеты 4,5 миллиарда лет назад до примерно 500 миллионов лет в будущем. Главное отличие от прежних версий: в этой симуляции полностью отсутствует жизнь. Работа опубликована в журнале The Planetary Science Journal.

Модель описывает, как химические вещества перемещаются между ядром, мантией (слоем под корой), корой, поверхностью и атмосферой. Учёные проверили точность: симуляция верно предсказала 19 свойств планеты, например поток тепла через мантию. При этом влияние живых организмов на эти системы намеренно не учитывалось.

Зачем это нужно? Сегодня за пределами Солнечной системы известно более 6000 планет. Астробиологи ищут в их атмосферах химические "подписи" жизни. Но чтобы уверенно говорить о присутствии живых организмов, надо знать, как выглядела бы планета без них. Новая модель как раз даёт такую точку отсчёта.

"Модель помогает увидеть, как обитаемые, но безжизненные планеты могут маскироваться под живые", - поясняет ведущий автор Саманта Гилберт-Джанизек, которая выполнила исследование в докторантуре Вашингтонского университета, а сейчас работает в Калифорнийском университете в Риверсайде.

Атмосфера планеты формируется под действием множества небиологических факторов: тепла и газов из недр, излучения звезды. На Земле живые организмы постоянно пополняют запасы кислорода и метана. Эти газы разрушают друг друга при встрече, поэтому их одновременное присутствие в атмосфере - намёк на то, что кто-то их восполняет. Именно поэтому в модель добавили поверхность и атмосферу, чтобы охватить весь круговорот веществ.

Исследователи могут "настроить" симуляцию под любую каменистую экзопланету (планету за пределами Солнечной системы) и проверить, воспроизводит ли модель её наблюдаемую атмосферу без участия жизни. Если не получается - планета становится ещё интереснее для изучения.

"Работа Гилберт-Джанизек - важный шаг к пониманию того, где во Вселенной может существовать жизнь, - говорит старший автор Рори Барнс, доцент астрономии Вашингтонского университета. - После более десяти лет труда многих учёных она завершила модель Земли, которая одновременно воспроизводит свойства ядра, мантии, поверхности и атмосферы. Такая калибровка даёт уверенность в точности будущих симуляций экзопланет".

Авторы отмечают: модель можно применять к любым каменистым планетам, а также использовать при проектировании будущих телескопов, например предложенной обсерватории обитаемых миров (Habitable Worlds Observatory). Это статистическая связь между моделью и реальными наблюдениями, которая сама по себе не доказывает причинность, но помогает учёным проверять гипотезы.

Источник: Phys.org