Всего несколько недель назад Стивен Фогт и коллеги объявили о том, что им удалось обнаружить вокруг красного карлика Gliese 581, расположенного от Земли на расстоянии 20 световых лет в созвездии Весов, потенциально пригодную для жизни экзопланету. Эта планета, Gliese 581g, в три раза больше Земли по массе и вращается вокруг своей звезды с периодом 37 дней по орбите радиусом 15 млн километров. Это расстояние меньше того, которое, к примеру, разделяет Солнце и ближайшую к нему планету Солнечной системы — Меркурий. Но звезда Gliese 581 является красным карликом, то есть светит более тускло, чем Солнце, и поэтому вращающаяся вокруг этой звезды планета, которую астрономы обозначили латинской буквой 'g', находится в так называемой «зоне обитаемости» — области в космосе, где условия благоприятствуют зарождению и развитию жизни, аналогично условиям на Земле.
Понятно, что изучить условия на поверхности планеты Gliese 581g жители Земли сейчас не в состоянии.
Ведь прямые наблюдения планеты не ведутся, и вывод о ее наличии был сделан просто на основе большого количества наблюдений звезды Gliese 581.
Причем некоторые астрономы ставят под сомнение факт существования этой планеты. Тем не менее Стивен Фогт вместе с Кевином Хэном из Швейцарского федерального технологического института Цюриха провели моделирование атмосферы экзопланеты Gliese 581g. Результаты работы приняты к печати в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а препринт статьи опубликован на сайте arXiv.org.
Авторы статьи отмечают, что в их работе есть множество жестких ограничений, связанных в первую очередь с тем, что пока астрономы мало что могут сказать о первой потенциально пригодной для жизни экзопланете. Но при этом Фогт и Хэн пишут, что они в первую очередь были заинтересованы в обнаружении долгосрочных, квазистабильных, крупномасштабных циркуляций атмосферы, а не в исследовании ее краткосрочных вариаций.
То есть ученые предприняли попытку узнать не то, какая на экзопланете Gliese 581g стоит погода, а то, какой в целом там климат.
И с этой точки зрения работу Фогта и Хэна можно считать исторической: ведь это первое в истории науки моделирование атмосферы конкретной экзопланеты, на которой может существовать жизнь.
В своей работе авторы использовали установленные с большой точностью факты о Gliese 581g. Например, поскольку планета находится достаточно близко к своей звезде, то ученые посчитали, что вследствие приливных сил экзопланета все время повернута к своему светилу одной стороной, подобно тому, как Луна все время «смотрит» на Землю только одним своим полушарием. Впрочем, исследования они провели и для модели, в которой планета вращается вокруг своей оси с периодом одни земные сутки.
Кроме того, достоверная информация о центральной звезде этой планетной системы позволила ученым правильно описать поле излучения, в котором находится планета. А вот параметры, которые невозможно установить современными методами (химический состав атмосферы, величина поверхностного давления и т. п.), авторы взяли земные.
Таким образом, получившаяся у них модель описывает скорее не реальности планеты Gliese 581g, а гипотетические перспективы Земли, если бы она стала вращаться вокруг красного карлика (а не желтого карлика, как Солнце) и смотрела бы на него одной стороной.
Собственно, кардинально новых данных о климате Gliese 581g авторы не получили. Сообщая о своем открытии, Фогт и коллеги сообщили, что температурный режим на поверхности планеты колеблется от -31 до -12 градусов Цельсия. Согласно моделированию атмосферы планеты, перепад температуры составляет от -15 до +1 градусов в случае «приливной блокировки» и от -33 до -3 градусов в случае вращения планеты с периодом в одни сутки. Сила ветра же в обоих вариантах, для которых проводилось моделирование, составляет несколько метров в секунду.
Затронули авторы работы и вопрос достоверности открытия исследуемой ими экзопланеты.
«Независимо от того, существует ли Gliese 581g, наше исследование приближает использование метеорологических методов для оценки атмосферных циркуляций у потенциально обитаемых экзопланет размером с Землю», — говорится в статье.