Астрономы смоделировали более быстрый способ прогнозирования инопланетной погоды

Система TRAPPIST-1, расположенная примерно в 41 световом году от Земли, является центром многочисленных дискуссий об экзопланетах — главным образом потому, что в ней подтверждено наличие 7 планет, вращающихся вокруг тусклой звезды типа M-карлика. Две из этих планет — TRAPPIST-1e и -1f — предположительно находятся в обитаемой зоне звезды.

Однако обитаемая зона M-карликов находится настолько близко к самой звезде, что планеты, вероятно, находятся в приливном захвате, то есть у них есть постоянная дневная и ночная стороны, а между ними — «сумеречный терминатор». Вооружившись этими знаниями, ученые пытаются смоделировать климат на этих двух экзопланетах, и в новой статье исследователей из Blue Marble Space используется новый тип климатической модели для точного моделирования с гораздо меньшими вычислительными затратами.

Друзья, поддержать развитие нашего сообщество разовым донатом можно здесь:? DonationAlerts/DALink: dalink.to/i_explorer

Также вы можете оформить регулярную или разовую поддержку прямо в ВК:

Через VK Донат.

Через приложение «Поддержать», (кнопка с белым сердечком в верхнем меню сообщества).

В виджете над лентой сообщества или по этой прямой ссылке: vk.com/app5727453_-68997566

Спасибо за вашу отзывчивость, поддержку и за то, что остаётесь с нами!

А теперь давайте вернемся к погоде далеких экзопланет.

Как правило, при моделировании климата экзопланет ученые используют трехмерные модели общей циркуляции атмосферы (GCM). Эти чрезвычайно сложные модели явно рассчитывают такие параметры, как перенос излучения, динамика атмосферы и другие физические процессы. Но все эти вычисления делают их очень ресурсоемкими, что затрудняет их использование при исследовании множества потенциальных переменных, таких как количество углекислого газа или звездной энергии, получаемой планетой.

Однако существуют и альтернативы. Ученые также используют более простые модели, называемые моделями энергетического баланса. Эти гораздо более простые модели, которые обычно работают только в одном измерении (по сравнению с тремя в глобальных климатических моделях), не пытаются моделировать каждую каплю дождя или порыв ветра.

Вместо этого они рассматривают энергию, которая поступает на планету от излучения звезды-хозяина и которая покидает планету посредством излучения обратно в космос. Балансировка этих двух значений дает общее представление о том, насколько потеплеет или похолодает планета, и при этом требует гораздо меньших вычислительных затрат.

Исследователи выбрал для своей работы конкретную модель энергетического баланса обитаемых экзопланет (HEXTOR). Однако им пришлось модифицировать её для планеты с приливной блокировкой, переключив координатную ось с широты на долготу, чтобы смоделировать непрерывный перенос энергии с «дневной» стороны планеты на «ночную», в отличие от традиционного переноса энергии от экватора к полюсам на планете без приливной блокировки.

Для повышения точности своей модели авторы откалибровали её, используя таблицу температур поверхности, сгенерированную более ресурсоёмкими глобальными климатическими моделями (GCM) в рамках проекта TRAPPIST-1 Habitable Atmosphere Intercomparison (THAI), проекта, инициированного сообществом, который установил стандартный набор симуляций экзопланет, помогший связать некоторые свойства этой интересной группы планет.

С помощью этого калибровочного набора данных и его модификации по долготе, HEXTOR смог успешно воссоздать глобальную среднюю температуру 240,8 К для TRAPPIST-1e, по сути, совпав с результатом, полученным с помощью более сложных моделей GCM THAI.

На основе этой экспериментальной модели авторы исследования в полной мере воспользовались упрощенной моделью, проведя 6300 симуляций, корректируя количество инсоляции (поступающего звездного света) и давление углекислого газа в атмосфере планеты. Они обнаружили, что наиболее вероятный сценарий для TRAPPIST-1e — это «холодная» дневная сторона, которая перейдет в «теплую дневную сторону» или состояние без льда только в том случае, если парциальное давление CO2 будет равно или превышать приблизительно 0,1 бар. TRAPPIST-1f, с другой стороны, скорее всего, является планетой типа «снежный шар», причем даже ее дневная сторона будет полностью покрыта льдом. Для полного отсутствия льда на дневной стороне потребуется давление CO2 выше 1 бар — по сути, это будет огромная парниковая система.

Но на самом деле модель HEXTOR никогда не предназначалась для получения конечного результата. Ее истинная цель — определить, какая из 6300 проведенных симуляций окажется наиболее интересной для дальнейшего изучения с помощью более дорогостоящих глобальных климатических моделей. Такое сочетание «разведывательной» модели и последующих мощных моделей может помочь, например, космическому телескопу Джеймса Уэбба в исследовании этой интересной Солнечной системы и, возможно, в обнаружении атмосферы, способной поддерживать жизнь в том виде, в каком мы ее знаем.

________________________

Источник информации: Blue Marble Space

Фото: Художественное изображение системы TRAPPIST-1, где спутник TRAPPIST-1f находится ближе всего к точке обзора. Источник фото: NASA/JPL-Caltech ЯEXPLORER | Космос