Модель Земли без жизни воспроизвела 19 свойств доиндустриальной Земли

Команда под руководством Саманты Гилберт-Янизек из Вашингтонского университета построила модель Земли без жизни и проследила её эволюцию от 50 млн до 5 млрд лет. Работа вышла в The Planetary Science Journal. К возрасту 4,5 млрд лет модельная планета совпала с доиндустриальной Землёй по 19 ключевым параметрам в пределах погрешностей измерений. Среди них — парциальное давление углекислого газа в атмосфере, средняя температура поверхности, кислотность океана, температура на границе ядра и мантии и тепловые потоки в верхней мантии и на границе ядра и мантии. Вывод авторы формулируют осторожно: жизнь, возможно, не нужна, чтобы планета долго сохраняла жидкую воду на поверхности.

Зачем нужна безжизненная Земля

Представление о том, что жизнь сама поддерживает пригодные для себя условия, известно как гипотеза Геи. Если для каменистой планеты жизнь не обязательна, то пригодные условия на экзопланете ещё не говорят о биосфере. Тогда придётся искать газы или особенности поверхности, которые способна создать только жизнь. Такие поиски у землеподобных планет солнцеподобных звёзд планирует вести Habitable Worlds Observatory. Это проектируемый космический телескоп диаметром от 6 м для прямой съёмки в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах. Чтобы распознать у таких планет признаки жизни и отсеять ложные сигналы, нужно знать, как выглядит атмосфера безжизненного двойника Земли. Авторы рассчитали спектр отражённого света своей модельной планеты во всём диапазоне длин волн, который может охватить телескоп. Такие расчёты пригодятся для интерпретации будущих наблюдений атмосфер экзопланет.

Одномерная модель связывает ядро, мантию, кору и климат и учитывает, как со временем менялось излучение Солнца. По словам авторов, прежние модели «планеты целиком» не включали одновременно расчёт переноса излучения в атмосфере и эволюцию планетного магнитного поля. Калибровали модель по доиндустриальной Земле, потому что современная планета из-за вызванного человеком изменения климата не находится в радиационном равновесии. Условия ранней Земли для проверки не использовали: неопределённости там слишком велики.