Учёные, работающие с данными автоматической межпланетной станции NASA «Кассини», разработали новый способ изучения атмосфер экзопланет, предусматривающий использование в качестве фона (заднего плана) окутанного «смогом» спутника Сатурна — Титана. Новая методика демонстрирует, как туманные небеса могут влиять на способность астрономов больше узнавать о инопланетных мирах, вращающихся вокруг далёких звезд.
Исследование проводилось командой учёных во главе с Tyler Robinson из Ames Research Center НАСА. Результаты и ход проведенного исследования были описаны в статье, опубликованной 26 мая 2014 года в журнале «National Academy of Sciences».
По словам Robinson, оказывается, просто смотря на закат, можно узнать очень много нового. Свет от закатов, звезд, и планет может быть разложен на составляющие его цвета, образующие спектр, подобно тому, что призма делает с солнечным светом. Благодаря этому методу, учёные могут получать информацию, которая при иных обстоятельствах недоступна. Несмотря на ошеломляющие расстояния до других планетарных систем, в последние годы учёные начали разрабатывать новые методы для сбора спектров экзопланет. Астрономы довольно часто становятся свидетелями того, как один из этих миров проходит «транзитом», то есть перед своей родительской звездой. Часть света звезды, проходя через атмосферу экзопланеты, изменяется. Учёные располагают методами, позволяющими измерить подобного рода изменения. Этот процесс «отпечатывает» информацию о экзопланете, которая в преследующем может быть собрана телескопами. Получаемые астрономами спектры и являются «записью» этих «отпечатков».
Спектры позволяют учёным выяснить многие детали о экзопланетах, например, особенности их температуры, состава и структуры их атмосферы.
Robinson вместе со своими коллегами принял во внимание сходство между транзитами экзопланет и закатами, свидетелем которых стал космический аппарат «Кассини» во время исследования Титана. Эти явления, называемые «солнечными затмениями», позволили учёным, исследующим Титан, наблюдать за транзитом экзопланеты, не покидая при этом Солнечной системы. В процессе закаты Титана показали, насколько существенными могут быть эффекты этого тумана.
Несколько миров в нашей Солнечной системе, в том числе и Титан, окутаны облаками и высотными туманами. Учёные полагают, что многие экзопланеты также затенены. Облака и туманы создают разнообразные сложные эффекты, над которыми учёные должны работать дабы отделить их от «подписей» чужеродных атмосфер. В связи со сложностью наблюдений и недостатком вычислительной мощности, необходимой для проведения исследований сквозь туманы, используются модели, объясняющие, как именно экзопланетные спектры упрощают их последствия.
По словам Robinson, ранее было непонятно, как именно туманы влияли на наблюдения за транзитами экзопланет. Для того, чтобы разобраться в этом, учёные обратились к Титану — туманному спутнику, расположенному в нашей Солнечной системе, который достаточно хорошо изучен «Кассини».
Команда использовала 4 серии наблюдений за Титаном, сделанные в период с 2006 по 2011 год посредством визуального и инфракрасного спектрометра отображения «Кассини». Их анализ обеспечил результаты, которые включают сложные эффекты, обусловленные туманами, которые теперь могут быть сравнены с наблюдениями и моделями экзопланет.
Robinson и его коллеги обнаружили, что туманы над некоторыми транзитными экзопланетами могут существенно ограничивать информацию, содержащуюся в спектре. Наблюдения могут почерпнуть информацию исключительно из верхних слоёв атмосферы планеты.
Туманы на Титане более существенно влияют на короткие длины волны, то есть более синие цвета света. Исследование спектров экзопланет ранее позволяло предположить, что туманы в равной мере влияют на все цвета света. Изучение закатов через туманы Титана показало, что это не так.
Из этого исследования следует, что астрономы могут изучать атмосферы планет, таких как Марс и Сатурн, также в контексте экзопланетных атмосфер.
