Методы, разработанные для изучения климата Земли, помогают в поиске пригодных для жизни планет
AstroNews.ru - 19 Сентября 2022 14:17:13
Недавно запущенный космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) и будущие телескопы, такие как Чрезвычайно большой телескоп (ELT), Тридцатиметровый телескоп (TMT) или Гигантский телескоп Магеллана (GMT), вскоре смогут охарактеризовать атмосферы скалистых экзопланет. Однако без надежных моделей для интерпретации этих наблюдений мы не сможем раскрыть весь потенциал обсерваторий.
Один из методов заключается в использовании трехмерных моделей общей циркуляции (GCM), аналогичных тем, которые используются в прогнозировании климата Земли, для моделирования особенностей атмосфер экзопланет.
В последние годы ученые усовершенствовали GCMS в попытке понять тенденции к потеплению, связываемые с антропогенным изменением климата на Земле. Ключевой подход заключается в моделировании климата с помощью нескольких GCM и сопоставлении их с помощью проектов взаимного сопоставления моделей (MIPS).
Команда ученых, возглавляемая тремя исследователями — Томасом Фаушезом (GSFC NASA, Американский университет, США), Денисом Сергеевым (Университет Эксетера, Великобритания) и Мартином Турбе (LMD, Франция) — использовала этот опыт и недавние обновления моделей для проведения всестороннего сопоставления нескольких ведущих мировых GCMs, применив их для изучения экзопланет.
Новый проект под названием THAI (TRAPPIST-1 Habitable Atmosphere Intercomparison) фокусируется на изучении подтвержденной экзопланеты TRAPPIST-1e. Это четвертая планета красного карлика TRAPPIST-1, расположенного примерно в 40 световых годах от Земли. Орбита планеты находится в пределах обитаемой зоны TRAPPIST-1, поэтому на поверхности планеты может существовать жидкая вода.
Объединив модели ExoCAM, LMD-G, ROCKE-3D и UM, ученые рассмотрели с их помощью четыре различных сценария для атмосферы TRAPPIST-1e. Были смоделированы два сценария для поверхности (полностью сухая поверхность и покрытая глобальным океаном, обеспечивающим влагу для атмосферы) и два сценария для состава атмосферы (атмосфера с уровнем CO2 таким же, как на современной Земле, и атмосфера, подобная атмосфере Марса, с преобладанием CO2).
Одним из крупнейших источников различий между GCM являются облака: было показано, что их оптические свойства, высота, толщина, покрытие значительно различаются между моделями из-за различий в параметрах облаков.
Результаты исследования, которые включают в себя демонстрацию того, как использование GCM может повлиять на будущую интерпретацию данных и планирование будущих кампаний наблюдений, представлены в трех статьях, доступных в открытом доступе. Полные результаты опубликованы в журнале Planetary Science Journal (PSJ).