Закаты на Титане указали на сложности туманных планет

Ученые, изучающие данные аппарата NASA «Кассини», разработали новый способ исследования атмосфер экзопланет

Для первых испытаний они использовали Титан – туманный спутник Сатурна. Исследуя только атмосферу, можно многое узнать о чужих мирах, которые вращаются вокруг далеких звезд, сообщается на сайте NASA.

Рассмотрением туманной атмосферы Титана занимается группа ученых под руководством доктора наук из Научно-исследовательского центра Эймса в Калифорнии Тайлера Робинсона.

«Оказывается, можно многое узнать, просто наблюдая за закатом», – сказал Робинсон.

Свет от заката, звезд или планет можно расщепить на цвета, которые составляют его спектр. Например, с помощью призмы можно расщепить солнечный свет, чтобы узнать его скрытые характеристики. В последние годы ученые разрабатывают новые способы спектрального анализа экзопланет, несмотря на их колоссальную удаленность от Земли. Когда такая планета находится напротив своей звезды (с точки зрения Земли), часть звездного света проходит сквозь атмосферу экзопланеты, слегка изменяясь.

С помощью мощного телескопа можно узнать характеристики планеты. При помощи спектрального анализа можно установить тип экзопланеты, ее температуру, состав и структуру атмосферы.

Атмосфера в облаках

Группа Робинсона нашла сходство между транзитом и закатом на Титане, которые снимал «Кассини». Проход Титана перед звездой назвали «солнечным затемнением». Благодаря ему астрономы смогли наблюдать за Титаном как за транзитной планетой, не покидая пределы Солнечной системы. А наблюдая закат на Титане, можно заметить, насколько сильным бывает влияние атмосферной дымки.

Некоторые спутники в нашей Солнечной системе, в том числе Титан, покрыты облаками, их атмосферы имеют густые дымки. Ученые считают, что многие экзопланеты также скрыты от глаз. Среди множества облаков и замутненностей ученые ищут признаки чужеродных атмосфер и наблюдают за их перемещениями, что бывает непросто. Для нахождения этих атмосферных дымок или других затуманенностей обычно применяют модели, которые упрощают спектральный анализ экзопланет, поскольку эта процедура сложная и для нее не хватает вычислительной мощности компьютеров.

«Раньше мы не знали о влиянии облаков и дымок при наблюдении за экзопланетами, – сказал Робинсон. – Поэтому сейчас мы с аппарата «Кассини» наблюдаем за Титаном, туманным спутником в Солнечной системе».

С 2006 по 2011 годы астрономы четыре раза исследовали Титан при помощи спектрометра видимого света и инфракрасного спектрометра, установленных на «Кассини». Результаты наблюдения показали, что изучение атмосферных дымок и облаков так же важно для науки, как и изучение экзопланет.

Наблюдая за Титаном, команда ученых под руководством Робинсона выяснила, что дымки, которые находятся высоко над экзопланетами, могут сильно помешать при изучении спектрального анализа проходящей перед звездой планеты. При наблюдении можно получить информацию только с верхних слоев атмосферы. Верхняя атмосфера Титана находится на расстоянии 150-300 километров от поверхности, гораздо выше основного слоя атмосферы, которая имеет сложный состав и большую плотность.

Также исследование показало, что атмосферная дымка Титана сильнее влияет на свет с короткой длиной волны – например, голубой. Спектральный анализ экзопланет говорит о том, что дымки и облака так же меняют любой другой свет.

Ученые полагали, что вывели алгоритмы того, как должны себя вести планеты, когда проходят перед звездой, но Титан отличался: его туманная атмосфера сильно исказила полученные результаты, сказал соавтор исследования NASA в Центре Эймса Марк Марли.

Методика, которую применяет команда ученых, подходит для аналогичных наблюдений с орбиты за любой планетой, не только Титаном. Это значит, что ученые смогут исследовать атмосферу и других планет – например, Марса или Сатурна.

«Приятно понимать, что миссия «Кассини» в нашей Солнечной системе позволяет лучше изучить и другие звездные системы», – сказал Курт Нибур, ученый, работающий с «Кассини» в Штабе NASA в Вашингтоне.