В поисках пришельцев ледникового периода

Издалека наша планета выглядит как единый тусклый блик в небе. Хотя мы и посылали радиосообщения потенциальным жителям других планет, ни один из этих сигналов не прошёл расстояние больше нескольких десятков световых лет.

Несмотря ни на что земляне продолжают вещать галактике о своём существовании на протяжении миллионов лет. Земные растения отражаются в инфракрасной области спектра, результатом является отличительная особенность (называемая красной кромкой растительности или VRE) – свет, отражающийся от земной поверхности.

Мы знаем из предыдущих исследований, что растительность можно определить в современном спектре, но была ли она видима, когда Земля была намного холоднее, чем сегодня?

Профессор Люк Арнольд и его коллеги из Верхнепрованской обсерватории во Франции обратились к климатическим моделям последнего ледникового периода, а так же последнего тёплого периода, и использовали, чтобы сформировать спектр отражения Земли в прошлом. Их результаты показали, что VRE остается относительно постоянным межзвёздным маяком на протяжении тысячелетий.

(Фото: NASA.)

Земля издалека

Когда астронавты впервые направили свои камеры на Землю, мы получили первые представления о том, как выглядит наша планета из космоса.

Но на более дальних расстояниях континенты и океаны сливаются, и всё, что остаётся, лишь бледно-голубая точка. Несколько космических аппаратов – последний Venus Express Европейского Космического Агентства – смотрели на Землю с разных точек солнечной системы.

Эти автопортреты не просто проявление нарциссизма со стороны землян. Здесь ставится очень важный научный вопрос: Как наполненная жизнью планета выглядит издалека?

Данные космических кораблей, а так же земное сияние, наблюдаемое с луны, показали, что в спектре излучения, отражающегося от Земли, существуют признаки жизни.

К примеру, спектральные линии поглощения от газа, как кислород и метан, дают намёк на биологическую активность. Ещё более говорящей является тонкая бороздка в спектре на отметке 700 нанометров, где отражение резко усиливается в сторону длинноволнового излучения.

Эта кромка – появляющаяся прямо на границе между видимым светом и инфракрасным – следствие процесса фотосинтеза растений. Они поглощают видимую часть спектра, где большая часть энергии принадлежит солнечному свету. Однако обратно они отражают инфракрасный свет – предположительно, чтобы предотвратить перегревание.

Климат прошлого

Благодаря растительной оболочке Земля отражает на 5 процентов больше инфракрасного света, чем если бы не было растений. Арнольда и его коллег заинтересовал вопрос, был ли этот крошечный сигнал VRE видимым во время последнего ледникового периода на Земле.

Они обратились к Ледниковому максимуму, который произошёл 21,000 лет назад. Средняя температура была приблизительно на 4 градуса ниже, чем теперь, а слой льда покрывал всю Канаду и Северную Европу.

Для сравнения они так же исследовали тёплый период 6,000 лет назад, оптимальный Голоцен, когда температура была почти на пол градуса Цельсия выше, чем сейчас и в Сахаре процветала растительная жизнь.

С помощью палеоклиматических моделей учёные определили биом (например, тундра, тропический лес, пустыня) для каждой точки на Земле во время этих двух экстремальных
периодов.

Каждый биом отражает в космос разный оптический спектр. Спутник ЕКА GOME пролетал над каждым из этих биомов и записывал отражение.

Сравнив карту биомов и спутниковые данные с моделями облачного покрова и морского льда, группа учёных сформировала глобальный средний спектр для Земли. Результаты показали, что во время Ледникового максимума VRE был немного меньше (приблизительно на 4 процента), а во время Голоцен немного больше (на 6 процентов). Т.е. даже в экстремальных климатических условиях растительность оставалась видимой. И это, по мнению Арнольда, способствует дальнейшим космическим миссиям, направленным на поиски и исследование экзопланет, подобных Земле.

Снимок Земли с расстояния более 6 миллиардов км, Voyager 1, 1990 год. (Фото: NASA/JPL/Voyager 1)

Внеземная жизнь

Астробиологи долгое время размышляют над тем, можно ли определить жизнь на других планетах с помощью спектральных признаков. Учёные предполагают, что растительные организмы на планетах, вращающихся вокруг звёзд, подобных нашему Солнцу, вероятнее всего могли выработать сходную стратегию поглощения-отражения, как на нашей планете.

Если удастся определить отчётливый признак, который нельзя будет отнести к минералам или комбинации минералов, он может оказаться признаком жизни, утверждает Арнольд.

По подсчётам Арнольда и коллег сигнал VRE от земного клона на расстоянии 30 световых лет можно определить, даже если планета будет переживать холодный период, подобный Ледниковому максимуму на Земле.

Телескопа, который позволил бы определить VRE, пока не существует, но в настоящее время разрабатывается телескоп для обнаружения планет земной группы - Terrestrial Planet Finder – который, возможно, откроет дополнительные возможности для науки.