Galileo vicino al satellite di Giove Io. Il veicolo è arrivato sul pianeta il 7 dicembre 1995 ed è atterrato il 21 settembre 2003. L'immagine mostra che l'antenna è completamente dispiegata, anche se, in realtà, non è mai successo.
L'8 dicembre 1990, la navicella Galileo fu lanciata dalla Terra a Giove. Si è distanziato di 960 km, mantenendo i suoi strumenti in integrità e mantenendo un contatto costante. Ha raccolto dati, incluso il nostro pianeta.
Ma cosa poteva cogliere da una simile distanza? La vita, la vegetazione, i segni della mente sono visibili? Queste domande sono state sollevate nel 1993 da Karl Sagan. I risultati hanno mostrato che il dispositivo registrava un'enorme quantità di informazioni che confermano la vita sul nostro pianeta. Quindi, qualsiasi altra forma, se passa a una distanza sufficiente, noterà lo stesso.
C'erano molte informazioni: abbondanti quantità di acqua superficiale, ossigeno, metano, ozono, segnali radio e così via. Ma Sagan si concentrò sul potente riflesso del colore del vicino infrarosso nello spettro terrestre. Il "bordo rosso" indica la presenza di un "pigmento che riceve la luce nel sistema fotosintetico". In altre parole, abbiamo ricevuto una firma di vegetazione. Cioè, sonde come Galileo dovrebbero facilmente trovare tutti questi segni su altri oggetti, se lo sono, ovviamente.
Ma qui si trattava di chilometri, e abbiamo in programma di esplorare oggetti che sono lontani per anni luce. Sarebbe possibile notare il bordo rosso in tali condizioni? Gli scienziati sono interessati a rispondere a questa domanda.
Pilar Montanes-Rodriguez dall'Osservatorio solare "Big Bear"
Quando cerchi pianeti con segni di vita, è importante capire cosa cercare. Pilar Montanes-Rodriguez si concentra sulla presenza di gas atmosferici. È necessario identificare combinazioni come ossigeno e metano, ossigeno e acqua, ozono e anidride carbonica. Ma questo indica solo la presenza di forme microbiche che esistevano sul nostro pianeta per miliardi di anni prima dell'apparizione di organismi pluricellulari. Trovare qualcosa di più complesso (piante) è molto più difficile. Per questo e bisogno di fare affidamento sul bordo rosso. Ma è possibile rivelarlo?
Alla luce della luna
Il ricercatore che studia le firme spettrali dei pianeti non ha una vasta selezione di oggetti. Sagan, Palle e Montanes-Rodriguez si sono concentrati sul pianeta più studiato: la Terra. Sembra che con una storia così ricca il compito dovrebbe essere semplice. Dopotutto, se Galileo ha fatto questo da una grande distanza, i satelliti orbitali possono fornirci informazioni, almeno ogni giorno. Non è vero? No, non lo faranno.
La linea di fondo è che lo studio degli esopianeti è diverso dalla recensione degli oggetti vicini. Il dispositivo, che vola a una distanza di 1000 km, può letteralmente guardare le caratteristiche geografiche e indicare un potente bordo rosso in luoghi con vegetazione (come le foreste dell'Amazzonia). Ma oltre gli oceani o i deserti, il bordo non si è mostrato. Lo stesso vale per i satelliti in orbita, fissati in diverse regioni.
Quando si tratta di pianeti extrasolari, la distanza complica le cose. Non solo possiamo capire dove si trovano le aree con oceani, deserti e vegetazione, ma anche scoprire se esistono. Abbiamo solo uno spettro comune nelle nostre mani, quindi il bordo rosso non sarà concentrato sui punti, ma diluito. O forse non si manifesta affatto?
Luci di terra
Se i satelliti e le navicelle spaziali non possono misurare lo spettro terrestre integrato, come ottenerlo? Dalla luce terrena. Sai che la Luna cambia aspetto. La parte luminosa è illuminata dal sole e l'oscurità si trova nell'ombra. Ma ancora non scompare completamente, ma emette un debole bagliore riflesso dalla Terra. Questa è la radianza terrestre. Se l'osservazione diretta rileva la luce riflessa da aree specifiche, allora l'intero globo mostra l'amalgama di luce proveniente da metà della superficie terrestre. Poiché prendiamo uno spettro come base, la terra splendente è una rappresentazione ideale di come il nostro pianeta sarà visto da un osservatore distante.
La caccia al bordo rosso
Gli scienziati non si aspettavano una svolta o risultati vertiginosi. Hanno usato il telescopio da 60 pollici dell'Osservatorio di Palomar e uno spettrometro ad alta precisione per registrare lo spettro della radianza della Terra nella notte del 19 novembre 2003. A quel tempo, non hanno notato un aumento significativo del segnale, spiegando il fallimento del livello cloud. Il fatto è che le nuvole hanno le proprietà per riflettere e bloccare i segnali delle aree verdi.
Regioni terrestri che mostrano aurora in tempi diversi 19 novembre 2003
Per confermare l'intuizione, Palle e Montanes-Rodriguez hanno deciso di confrontare i dati con l'effettiva copertura del cloud e la copertura verde. Ciò ha contribuito a creare un modello computerizzato che combina la luce riflessa proveniente da diverse regioni. Ha predetto con precisione lo spettro della superficie terrestre.
Ciò ha dimostrato che possono dimostrare uno spettro ogni notte se ci sono informazioni sulla copertura nuvolosa. Avendo ricevuto uno strumento così potente, gli scienziati hanno potuto considerare il problema dall'altra parte. Il bordo rosso era appena percettibile, ma questo non significa che il metodo per cercare la vegetazione fosse inutile. Forse ci sono condizioni in cui il segnale è più evidente?
La prima cosa che viene in mente è quella di tenere traccia nella notte quando il cielo è limpido. Ma qui incontreremo un errore. Le nuvole coprono sempre circa il 60% della superficie. Cioè, le sue nuvole saranno sempre le stesse. Quale dovrebbe essere il giorno perfetto per la ricerca?
Tre giorni di luce terrestre Qui ci sono le percentuali di luci terrene per le aree del pianeta che sono sia torbide e coperte di vegetazione, prese in tre giorni diversi. La linea blu (19 novembre 2003) - Il 40% della superficie è stato responsabile della creazione dello splendente, nero e rosso (19 dicembre 2002 e 7 dicembre 2003) - è stato coinvolto solo un piccolo intervallo. Tre cime (da sinistra a destra): Asia, Africa e Sud America. Per determinare con precisione, gli scienziati hanno deciso di modellare lo spettro della Terra ogni giorno nel corso del 2003. Si è scoperto che il 19 dicembre 2002 e il 7 dicembre 2003 hanno mostrato una forte fluttuazione del bordo rosso durante il giorno. Il segnale è apparso e scomparso tre volte. I ricercatori hanno monitorato il tempo e si sono resi conto che le corse di cavalli sono apparse quando le regioni che hanno contribuito maggiormente al processo includevano aree ricche di vegetazione. Lo strumento sembrava impazzire, cercando di indicare la presenza di forme di vita.
Perché, allora, il segnale della prima notte era debole? Qui dobbiamo tenere conto che le dimensioni dell'area coinvolta nel processo possono cambiare drasticamente. Quando osserviamo la Luna, vediamo i suoi cambiamenti (illuminazione del Sole). Se stavi seguendo la Terra da un satellite, avresti notato lo stesso effetto. Naturalmente, solo le aree luminose aiutano a creare splendore. Possono essere incredibilmente stretti e deboli o possono coprire metà del pianeta quando è acceso. Si scopre che ci sono stati momenti in cui il nostro pianeta "brulicava" di vita e c'erano giorni di completo silenzio.
Non dimentichiamo che l'esposizione alla luce può cadere su zone con oceani, terra o densamente coperte da nuvole, quindi l'effetto non è sempre notevole e radicalmente diverso. Si scopre che il bordo rosso viene semplicemente assorbito da questi fattori.
Lo spettro della radianza della Terra e il bordo rosso La linea nera rappresenta lo spettro il 19 novembre 2006. Verde - simulazione del computer dello spettro nello stesso giorno (è chiaro che convergono). Rosso - modello di albedo spettrale il 7 dicembre 2003. Il bordo rosso è indicato dalla pendenza della linea.
I ricercatori hanno trovato un indizio, vale a dire un divario sottile. Il nostro pianeta ruota, quindi se una grande percentuale della luce viene vista sull'America, riflessa sulla luna, verrà annotata sopra la terraferma e non sull'oceano. Cioè, le aree di vegetazione con un segnale di bordo rosso dovrebbero essere facilmente localizzate e non si sovrapporranno alla luce del deserto. Lo stesso vale per le nuvole. Le aree cloud contribuiscono ancora a una certa quantità di luce. Ma se il componente è rappresentato da uno spazio ristretto, tutto cambia. Questa lacuna sarà occasionalmente coperta da nuvole, ma continuerà a cadere in un territorio privo di "interferenze" e raccoglierebbe la vegetazione.
Cioè, stiamo inviando un raggio di scansione sulla Terra in rotazione. Passerà attraverso tutti i posti verdi, e riceveremo segnali dal bordo rosso in determinati momenti. Ma a terra oceani e deserti, tacerà. Questo è dimostrato con le date di contatto con Asia, Africa e Sud America.
Ma il nostro pianeta non è il miglior esempio per la ricerca. Dopotutto, siamo per lo più coperti d'acqua, quindi puoi usare solo una striscia stretta per la ricerca e aspettare che l'area soddisfi i requisiti.
Sezioni della luminosità della Terra (19 novembre e 7 dicembre) Il 19 novembre (a sinistra) la maggior parte del disco terrestre brillava sull'osservazione e contribuiva alla sua quota di luce, ma il 7 dicembre (a destra) si accese solo il vuoto. Nel primo caso, solo il 15% del territorio è coperto da vegetazione, e nel secondo - il 48%.
Ad altri pianeti
In che modo questo aiuta nella ricerca su altri pianeti? Bene, fin dall'inizio sembra che niente. Nel nostro caso, procediamo dalle caratteristiche della Terra, dalla posizione della Luna e del Sole. Le missioni future dovranno cercare la riflessione da un particolare pianeta, non un ipotetico satellite. Questo sarà un processo molto complicato, soprattutto perché il nostro mondo è un caso unico, dal momento che è impossibile ricevere il riflesso della luce da un satellite in altri oggetti.
Ma Montanes-Rodriguez non è d'accordo con questo. Gli esopianeti hanno fasi che assomigliano a ciò che vediamo guardando la luna. Quando il pianeta si sposta sul lato opposto della stella, sembra completo. Ruota anche, quindi raggiunge il punto in cui si trova più vicino a noi. Ma lei può nascondersi dietro una stella, smantellando solo la striscia di luce. Con la scelta giusta del giorno, puoi scansionare il pianeta e trovare il bordo rosso.
La Luna e gli esopianeti Vediamo che la Luna cambia forma a seconda delle fasi. Questo può essere applicato ad altri pianeti. È necessario cercare il bordo rosso quando è "nuovo" e vediamo solo una striscia stretta.
Come sempre, gli scienziati ci offrono buone e cattive notizie. Iniziamo con il negativo. Per trovare il bordo rosso in un pianeta lontano, devi guardarlo lungo una linea vicina al piano del suo percorso orbitale. Se viene rifiutato, semplicemente non vedremo la "fase". Ma anche in condizioni ideali, notiamo il vantaggio al momento della debolezza del pianeta. Questo accade quando si trova vicino alla stella. Ma questo causa difficoltà, dal momento che è necessario isolare la luce della stella stessa. Pertanto, avrete bisogno di un'apparecchiatura 10 volte più sensibile di quella moderna.
Ma ci sono buone notizie. Il bordo rosso può essere trovato se conosciamo la posizione esatta. Ora non abbiamo strumenti, ma in futuro questo metodo tornerà utile. E poi ci renderemo conto che non solo nell'Universo e altrove c'è vegetazione, acqua e possibilmente forme di vita razionali.
