Загрязнение может помочь выявить внеземную цивилизацию

Если существует развитая внеземная цивилизация, заселяющая соседнюю звездную систему, мы, возможно, сможем ее выявить с помощью загрязнения атмосферы, которое она создает.

Об этом говорится в новом исследовании НАСА, рассказывают в аэрокосмическом агентстве.

Исследование рассматривало наличие газа диоксида азота (NO2), который на Земле производится при сжигании ископаемого топлива, но также может поступать из непромышленных источников, таких как биология, молнии и вулканы.

"На Земле большая часть диоксида азота выделяется в результате человеческой деятельности - процессов сгорания, таких как выбросы от транспортных средств и электростанций, работающих на ископаемом топливе", - объясняет Рави Коппарапу из Центра космических полетов НАСА им. Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд. "В низших слоях атмосферы (около 10-15 километров) NO2 от человеческой деятельности доминирует по сравнению с нечеловеческими источниками. Поэтому наблюдение NO2 на жизнепригодной планете потенциально может свидетельствовать о присутствии индустриальной цивилизации". Коппарапу является ведущим автором статьи об этом исследовании, принятой на публикацию в "Astrophysical Journal" и размещенной на сервере препринтов ArXiv 9 февраля.

На сегодня астрономы обнаружили более 4000 планет, вращающихся вокруг других звезд. В некоторых из них могут быть условия, пригодные для жизни в том виде, в каком мы ее знаем, и в некоторых из этих пригодных для жизни миров она, возможно, развилась до такой степени, что создала технологическую цивилизацию. Поскольку планеты вокруг других звезд (экзопланеты) находятся так далеко, ученые не могут искать признаки жизни или цивилизации, отправив космические корабли к этим далеким мирам. Вместо этого они должны использовать мощные телескопы, чтобы увидеть, что находится в атмосферах экзопланет.

Возможным признаком жизни или биосигнатурой может быть комбинация таких газов, как кислород и метан в атмосфере. Подобным образом, признаком технологии на экзопланете, которая называется техносигнатурой, может быть то, что считается загрязнением на Земле -- наличие газа, который выделяется как побочный продукт широко распространенного промышленного процесса, например NO2.

Это исследование впервые рассматривает NO2 как возможную техносигнатуру.

"Другие исследования изучали хлорфторуглероды (ХФУ) в качестве возможных техносигнатур, которые являются промышленными продуктами, широко использовавшиеся в качестве хладагентов, пока это постепенно не прекратили из-за их роли в разрушении озонового слоя", - говорит Джейкоб Хак-Мисра, соавтор статьи из Института наук Блю Марбл в Сиэтле, штат Вашингтон. "ХФУ -- это также мощный парниковый газ, который можно использовать для терраформирования такой планеты, как Марс, путем обеспечения дополнительного потепления от атмосферы. Насколько нам известно, ХФУ вообще не производятся биологией, поэтому они являются более очевидным технологическим подписью, чем NO2. Однако ХФУ очень являются специфическими химическими веществами, которые возможно не встречаются в других местах; NO2, для сравнения, является общим побочным продуктом любого процесса горения".

В своем исследовании команда использовала компьютерное моделирование, чтобы предсказать, будет ли загрязнение NO2 производить сигнал, практичный для выявления с помощью текущих и запланированных телескопов. Атмосферное NO2 сильно поглощает некоторые цвета (длины волн) видимого света, которые можно обнаружить, наблюдая свет, отраженный от экзопланеты, когда она вращается вокруг своей звезды. Исследователи обнаружили, что для землеподобной планеты, которая вращается вокруг солнцеподобной звезды, цивилизация, производящая такое же количество NO2, как наша, может быть обнаружена примерно в 30 световых годах от нас и около 400 часов наблюдений с помощью будущего большого телескопа НАСА на видимых длинах волн. Это значительный, но не беспрецедентный объем времени, поскольку космическому телескопу Хаббла нужно было столько же времени для знаменитых наблюдений "Глубокое поле". Один световой год -- расстояние, которое свет преодолевает за год, -- составляет около 9,5 триллионов километров. Для сравнения, ближайшие к нашему Солнцу звезды находятся в системе Альфа Центавра не более 4 световых лет от нас, а наша галактика имеет приблизительно 100 000 световых лет в поперечнике.

Они также обнаружили, что звезды, которые являются более прохладными и намного более распространенными, чем наше Солнце, такие как звезды типа К и М, будут производить более сильный, более легкий для выявления сигнал NO2. Это связано с тем, что такие виды звезд производят меньше ультрафиолетового света, который может разрушить NO2. Более богатые на ультрафиолет звезды увеличивают шанс на нахождение внеземной цивилизации.

Поскольку NO2 также производится естественным путем, ученым придется тщательно проанализировать экзопланету, чтобы проверить, нет ли избытка, который можно отнести к технологическому обществу. "На Земле около 76 процентов выбросов NO2 происходит вследствие промышленной деятельности", - говорит Джада Арни из Годдарда, соавтор статьи. "Если мы наблюдаем NO2 на другой планете, нам придется запустить модели для оценки максимально возможных выбросов NO2, которые могут быть только с непромышленных источников. Если мы наблюдаем больше NO2, чем наши модели считают вероятным из непромышленных источников, тогда остальное NO2 может быть отнесено к промышленной деятельности. Однако всегда существует возможность ложноположительных результатов в поисках жизни за пределами Земли, и потребуется дальнейшая работа, чтобы обеспечить уверенность в различении положительных результатов от ложноположительныхх".

К другим осложнениям относится наличие облаков или аэрозолей в атмосфере. Облака и аэрозоли поглощают свет с подобной длиной волны, как у диоксида азота, поэтому они могут имитировать сигнатуру. Команда планирует использовать более усовершенствованную модель, чтобы выяснить, можно ли использовать естественную изменчивость облачности для их различения. Для этого первоначального исследования ученые использовали модель, которая предполагает, что атмосфера планеты представляет собой одну колонну от земли до космоса с большим количеством слоев. Это является хорошим предположением для большинства целей и для быстрых расчетов. Но планеты -- это трехмерные объекты, а не отдельные столбцы. Дальнейшее исследование группы будет использовать 3D-модели, чтобы сравнить, насколько точными были первоначальные результаты.

Читайте еще интересные новости о космосе.