Відмінності між Землею і Венерою для нас очевидні. Одна випромінюється життям і прикрашена блискучими морями, а інша — це палюча, сяюча пекельна діра, вулканічна поверхня якої оповита густими хмарами й видима лише на радарі. Але різниця не завжди була очевидною. Фактично, ми звикли називати Венеру планетою-сестрою Землі.
Чи можуть астрономи відрізнити екзо-Землю від екзо-Венери на великій відстані?
У населених зонах далеких сонць є багато планет земної групи. Іноді їх називають «схожими на Землю» лише за те, що вони скелясті та знаходяться на правильній відстані від зірки. Але маючи мізерну інформацію про їхні атмосфери та клімати та майже не маючи інформації про інші речі, такі як тектоніка плит, чи можна їх справді точно описати як земні? Чи можуть вони так само легко бути перегрітими екзо-Венерами?
Поляриметрія може допомогти нам визначити, які екзопланети більше схожі на Землю, а які більше на Венеру. Поляриметрія — це вимірювання поляризованого світла, яке зазнало впливу матеріалу, крізь який воно проходить, відбивається, заломлюється чи дифрагується. Поляриметрія також є інтерпретацією вимірювань. Нова стаття моделює поляризацію зоряного світла, яке відбивається різними типами атмосфер екзопланет, на основі еволюції атмосфери Венери з моменту її формування. Автори хотіли знати, чи зможе поляриметрія відрізнити екзопланети, схожі на Землю, і екзопланети, схожі на Венеру.
Стаття називається «Від екзо-Землі до екзо-Венери — потік і поляризаційні сигнатури відбитого світла». Він буде опублікований в журналі Astronomy and Astrophysics. Провідний автор — Гурав Махапатра, фізик атмосфери з Нідерландського інституту космічних досліджень.
Порівняння Венери і Землі є повчальними випадками в планетології. Вони обидві одного віку, вони приблизно однакового розміру, вони обидві скелясті планети, сформовані з однакових матеріалів, і обидві мають значну атмосферу. Але астрономів цікавить можливість проживання. А коли мова йде про придатність для життя, ці пари планет дуже відрізняються. Земля співає хором життя, а Венера мовчить. екзозіркою та екзопланетою.
Проблема, з якою стикаються астрономи під час вивчення атмосфер екзопланет, полягає в тому, що вони не можуть контролювати фазовий кут своїх спостережень. Орієнтація орбіти планети визначає це, і вона змінюється з часом. Щоб врахувати це, дослідники об’єднали всі свої дані моделювання в одне зображення, яке показує, які планетні моделі мають найбільший абсолютний ступінь поляризації.
Дослідники змоделювали Венеру в чотири етапи еволюції та показали, як полярність змінюється залежно від складу атмосфери, розміру частинок і фазового кута. Таким чином, здається, що поляриметрія може відігравати більшу роль у вивченні екзопланет. Цей важливий інструмент в астрономії вже використовується для вивчення чорних дір, планетоутворюючих дисків навколо зірок, прихованих галактичних ядер та інших астрономічних об’єктів.
У розпорядженні астрономів багато поляриметрів. Інструмент SPHERE на VLT і інструмент HARPS в Ла Сілла мають поляриметри, як і багато інших телескопів. Проблема в тому, що хоча ми можемо моделювати зміни полярності екзопланет, це не означає, що вони настільки помітні, що ми можемо виявити їх на великій відстані.
«Сучасні поляриметри, здається, не здатні розрізнити можливі еволюційні фази просторово невирішених земних екзопланет», – пишуть автори. Наші поточні поляриметри не справляються з цим завданням. Але поляриметрія стає все більш потужним інструментом в астрономії. Майбутній ELT стане найпотужнішим у світі телескопом оптичного світла в осяжному майбутньому. Його потужний інструмент EPICS може виконати цю роботу, як і майбутні космічні телескопи.
Незважаючи на те, що нинішні поляриметричні інструменти можуть бути ще недостатньо потужними, автори вважають, що поляриметрія зможе відрізнити планети, схожі на Землю, від планет, схожих на Венеру. Нам просто потрібні поляриметри з надзвичайними контрастами. «Досягнення таких екстремальних контрастів дало б змогу безпосередньо виявляти планети земного типу та використовувати поляриметрію для розрізнення екзо-Землі та екзо-Венери».
