Американские исследователи провели моделирование спектров планет с дымкой из углеводородов в атмосфере. Они пришли к выводу, что наличие такой дымки может быть косвенным индикатором благоприятных условий для жизни на ней. С текстом соответствующей работы можно ознакомиться на сервере препринтов Корнелльского университета.
Учёные отмечают, что дымка из органических соединений неизбежно образуется в любой атмосфере, где имеется много углекислого газа и метана. Не исключено её формирование и в других видах атмосфер. Например, на Титане дымка существует в основном в азоте (кстати, в атмосфере Земли тоже преобладает азот). Дымка состоит из углеводородов, конденсирующихся в твёрдые частицы — фракталы, похожие на снежинки.
Согласно проведённому моделированию, дымка не достигает заметной плотности лишь на планетах у звёзд горячее Солнца, спектрального класса F и выше. Для жёлтых карликов, в число которых входит Солнце, а также оранжевых карликов формирование дымки, напротив, должно идти весьма активно вплоть до момента наводнения атмосферы кислородом. Он блокирует образование дымки. В теории этот газ может появиться в атмосфере в больших количествах только после того, как на планете начнут доминировать организмы, производящие кислород за счёт фотосинтеза. Поэтому, согласно расчётам авторов, на Земле 2,7 миллиарда лет назад такая дымка должна была быть довольно плотной, ведь там тогда фотосинтезирующие организмы ещё не доминировали.
2,7 миллиарда лет назад Земля из космоса выглядела оранжевой или розоватой из-за углеводородной дымки, охлаждавшей планету
Согласно результатам расчётов, влияние дымки на условия на планете двоякое. Во-первых, она должна охлаждать планету, создавая антипарниковый эффект отражением солнечного света (для древней Земли на 10–12 кельвинов). Во-вторых, защищать её от ультрафиолета примерно так же эффективно, как современный озоновый слой, хотя и по другому механизму. Это могло заметно способствовать развитию жизни на планете.
Интересно, что в системах красных карликов дымка особенно благоприятна для потенциальной местной жизни. Она, согласно моделированию, эффективно защищает атмосферу от потерь газов в связи с ультрафиолетом, идущим от звезды. При этом её охлаждающий эффект у красных звёзд равен нулю.
Дело в том, что спектр излучения красных карликов на 95 процентов состоит из инфракрасного излучения, а не видимого света, как у Солнца. Углеводородная дымка отражает видимый свет, но для инфракрасного излучения прозрачна. Соответственно, она не охлаждает планеты подобных систем, зато защищает их поверхность от ультрафиолета даже до появления озонового слоя. В таком случае обнаружение дымки в атмосфере планеты нужно трактовать как то, что вероятность обитаемости высока. NASA планирует запустить в ближайшие годы космические телескопы, способные зафиксировать дымку у ближайших планет в зонах обитаемости.
У работы есть сложное место. Использованные в ней модели предсказывают, что охлаждающее воздействие дымки на Землю в архейскую эру (2,5–4 миллиарда лет назад) должно было держать её среднюю температуру ниже точки замерзания воды.
Океаны в таком случае могли быть только у экваторов. Из геологических данных известно, что в ту пору никаких оледенений не было, как и постоянных ледовых шапок. Однако это проблема не только данного моделирования, но и вообще всех климатических расчётов по древней Земле. Солнце тогда светило существенно слабее, чем сейчас. Поэтому неясно, почему Земля была покрыта незамерзающим океаном.