Работа была выполнена группой исследователей во главе с Тайлером Робинсоном, научным сотрудником НАСА в исследовательском центре Эймса в Моффет-Филд, Калифорния. Результаты были опубликованы 26 мая в Трудах Национальной академии наук.
«Оказывается, можно многому научиться, глядя на закат», — сказал Робинсон.Свет от закатов, звезд и планет можно разделить на составляющие его цвета для создания спектров, как это делают призмы с солнечным светом, чтобы получить скрытую информацию.
Несмотря на ошеломляющие расстояния до других планетных систем, в последние годы исследователи начали разрабатывать методы сбора спектров экзопланет. Когда один из этих миров проходит транзитом или проходит перед своей звездой-хозяином, если смотреть с Земли, часть света звезды проходит через атмосферу экзопланеты, где изменяется тонким, но измеримым образом.
Этот процесс отпечатывает информацию о планете, которую можно собрать с помощью телескопов. Полученные спектры являются записью этого отпечатка.Спектры позволяют ученым узнать подробности о том, на что похожи экзопланеты, например, о температуре, составе и структуре их атмосферы.
Робинсон и его коллеги использовали сходство между транзитами экзопланет и закатами, наблюдаемыми космическим кораблем Кассини на Титане. Эти наблюдения, названные солнечными затмениями, фактически позволили ученым наблюдать Титан как транзитную экзопланету, не покидая Солнечную систему. Закаты Титана показали, насколько драматичными могут быть эффекты тумана.Множественные миры в нашей солнечной системе, включая Титан, покрыты облаками и высокогорной дымкой.
Ученые ожидают, что многие экзопланеты будут также скрыты. Облака и дымка создают множество сложных эффектов, которые исследователи должны работать, чтобы отделить от сигнатуры этих инопланетных атмосфер, и, таким образом, представляют собой серьезное препятствие для понимания наблюдений за транзитом. Из-за сложности и вычислительной мощности, необходимых для устранения туманов, модели, используемые для понимания спектров экзопланет, обычно упрощают их эффекты.«Раньше было неясно, как именно туман влияет на наблюдения транзитных экзопланет», — сказал Робинсон. «Итак, мы обратились к Титану, туманному миру в нашей солнечной системе, который был тщательно изучен Кассини».
Команда использовала четыре наблюдения Титана, сделанные в период с 2006 по 2011 год с помощью визуального и инфракрасного картографического спектрометра Кассини. Их анализ предоставил результаты, которые включают сложные эффекты, связанные с туманом, которые теперь можно сравнить с моделями экзопланет и наблюдениями.
На примере Титана Робинсон и его коллеги обнаружили, что дымка высоко над некоторыми транзитными экзопланетами может строго ограничивать то, что их спектры могут показать наблюдателям транзита планет. Наблюдения могли бы собрать информацию только из верхних слоев атмосферы планеты. На Титане это соответствует высоте от 90 до 190 миль (от 150 до 300 километров) над поверхностью Луны, высоко над основной частью ее плотной и сложной атмосферы.Дополнительный результат исследования заключается в том, что дымка Титана сильнее влияет на более короткие длины волн или более синие цвета света.
Исследования спектров экзопланет обычно предполагали, что дымка будет влиять на все цвета света одинаковым образом. Изучение закатов сквозь дымку Титана показало, что это не так.«Люди придумали правила поведения планет при перемещении, но Титан не получил записки», — сказал Марк Марли, соавтор исследования в NASA Ames. «Это не похоже на некоторые из предыдущих предложений, и это из-за тумана».Техника команды одинаково хорошо применима к аналогичным наблюдениям, сделанным с орбиты вокруг любого мира, не только Титана.
Это означает, что исследователи могут изучать атмосферы таких планет, как Марс и Сатурн, в контексте атмосфер экзопланет.«Приятно видеть, что исследование Солнечной системы Кассини помогает нам лучше понять и другие солнечные системы», — сказал Курт Нибур, научный сотрудник программы Кассини в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне.Миссия Кассини-Гюйгенс — это совместный проект НАСА, Европейского космического агентства и Итальянского космического агентства. JPL, подразделение Калифорнийского технологического института в Пасадене, руководит миссией Управления научных миссий НАСА в Вашингтоне.
Команда VIMS базируется в Университете Аризоны в Тусоне.Более подробная информация о Cassini доступна на следующих сайтах:http://www.nasa.gov/cassinihttp://saturn.jpl.nasa.gov