Новый подход к анализу климата далеких миров

Ученые провели масштабное исследование климатических условий на двух наиболее примечательных экзопланетах системы TRAPPIST-1, удаленной от Земли на 41 световой год. Несмотря на то что эти объекты считаются потенциально обитаемыми, точные параметры их среды до сих пор оставались загадкой.

Обе планеты вращаются вокруг красного карлика спектрального класса M на малом расстоянии, что, по мнению экспертов, привело к их приливному захвату. Это означает, что одна сторона небесного тела всегда освещена, а другая — погружена в постоянный мрак. Между этими зонами находится «терминаторная полоса», которую многие исследователи рассматривают как наиболее благоприятный регион для стабильных условий.


Особенности вычислительной модели

Для изучения климата традиционно используют комплексные глобальные модели циркуляции атмосферы (GCM), однако они требуют огромных вычислительных мощностей. Чтобы обойти это ограничение, астрофизик Джейкоб Хакк-Мисра из Blue Marble Space применил модифицированную энергетическую модель HEXTOR. В данной версии привычные широты были заменены на долготы, что позволило точнее отследить перенос тепла между дневной и ночной сторонами приливно-захваченных планет.

Калибровка системы проводилась на основе данных проекта THAI, что позволило модели достичь высокой точности, сопоставимой с результатами сложных GCM-симуляций. В рамках работы было проанализировано более 6300 вариантов развития событий при различных показателях атмосферного давления углекислого газа.


Результаты моделирования TRAPPIST-1e и TRAPPIST-1f

Анализ данных показал значительные различия между двумя планетами:

  • TRAPPIST-1e: Продемонстрировала умеренно-прохладный климат. Поверхность планеты может освободиться ото льда при повышении парциального давления CO2 до 0,1 бара. В противном случае мир остается холодным, но не обязательно полностью скованным ледяным панцирем.
  • TRAPPIST-1f: Условия оказались более суровыми. В большинстве сценариев планета представляет собой «снежный мир», где даже дневная сторона покрыта льдом. Для значительного потепления здесь требуется экстремальное давление CO2 (свыше 1 бара).

Комментируя полученные результаты, автор исследования отметил: «Роль модели HEXTOR — быстро перебирать тысячи возможных конфигураций и выделять наиболее перспективные сценарии для дальнейшего изучения».

Данная методика позволяет создать двухуровневую систему анализа, где упрощенные модели служат своеобразной «разведкой» перед проведением ресурсоемких расчетов с помощью инструментов типа космического телескопа «Джеймс Уэбб». Подобный подход крайне важен для эффективного поиска следов жизни в таких сложных системах, как TRAPPIST-1.