Galileo près du satellite de Jupiter Io. Le véhicule est arrivé sur la planète le 7 décembre 1995 et a atterri le 21 septembre 2003. La photo montre que l'antenne est entièrement déployée, bien que cela ne se soit jamais produit.
Le 8 décembre 1990, la navette spatiale Galileo a été lancée de la Terre à Jupiter. Il s'est éloigné de 960 km, a conservé intégralement ses instruments et a maintenu un contact constant. Il a collecté des données, y compris notre planète.
Mais que pouvait-il attraper d'une telle distance? La vie, la végétation, les signes de l'esprit étaient-ils visibles? Ces questions ont été soulevées en 1993 par Karl Sagan. Les résultats ont montré que l'appareil enregistrait une énorme quantité d'informations confirmant la vie sur notre planète. Donc, toute autre forme, si elle passe à une distance suffisante, elle le remarquera.
Il y avait beaucoup d'informations: quantités abondantes d'eau de surface, d'oxygène, de méthane, d'ozone, de signaux radio, etc. Mais Sagan s'est concentré sur la puissante réflexion de la couleur proche infrarouge dans le spectre terrestre. Le «bord rouge» indique la présence de «pigment photorécepteur dans le système photosynthétique». En d'autres termes, nous avons reçu une signature de végétation. C'est-à-dire que des sondes comme Galilée devraient trouver facilement tous ces signes sur d'autres objets, s'ils le sont, bien sûr.
Mais ici, il s’agissait de kilomètres et nous avons l’intention d’explorer des objets distants depuis des années-lumière. Serait-il possible de remarquer le bord rouge dans de telles conditions? Les scientifiques sont intéressés à répondre à cette question.
Pilar Montanes-Rodriguez de l'observatoire solaire «Big Bear»
Lorsque vous recherchez des planètes avec des signes de vie, il est important de comprendre ce qu’il faut rechercher. Pilar Montanes-Rodriguez se concentre sur la présence de gaz atmosphériques. Il est nécessaire d'identifier des combinaisons telles que l'oxygène et le méthane, l'oxygène et l'eau, l'ozone et le dioxyde de carbone. Mais cela ne fait qu'indiquer la présence de formes microbiennes qui existaient sur notre planète pendant des milliards d'années avant l'apparition d'organismes multicellulaires. Trouver quelque chose de plus complexe (plantes) est beaucoup plus difficile. Pour cela et besoin de compter sur le bord rouge. Mais est-il possible de le révéler?
Au clair de lune
Le chercheur qui étudie les signatures spectrales des planètes ne dispose pas d’un grand choix d’objets. Sagan, Palle et Montanes-Rodriguez se sont concentrés sur la planète la plus étudiée - la Terre. Il semble qu'avec une histoire aussi riche, la tâche soit simple. Après tout, si Galileo l’a fait à grande distance, les satellites orbitaux peuvent nous fournir des informations, au moins tous les jours. C'est ça? Non, ils ne vont pas faire ça.
L'essentiel est que l'étude des exoplanètes est différente de l'examen des objets proches. L'appareil, volant à une distance de 1000 km, peut littéralement regarder les caractéristiques géographiques et indiquer un bord rouge puissant dans les endroits couverts de végétation (comme les forêts d'Amazonie). Mais au-dessus des océans ou des déserts, le bord ne s'est pas montré. Il en va de même pour les satellites en orbite fixés dans différentes régions.
En ce qui concerne les exoplanètes, la distance complique les choses. Nous pouvons non seulement comprendre où sont situées les zones d'océans, de déserts et de végétation, mais également savoir si elles existent ou non. Nous n'avons qu'un spectre commun entre nos mains, de sorte que le bord rouge ne sera pas concentré sur des points, mais dilué. Ou peut-être que cela ne se manifeste pas du tout?
Lumières terrestres
Si les satellites et les engins spatiaux ne peuvent pas mesurer le spectre terrestre intégré, comment l'obtenir? De la lumière terrestre. Vous savez que la Lune change d’apparence. La partie lumineuse est éclairée par le soleil et la nuit est située à l'ombre. Mais il ne disparaît toujours pas complètement, mais émet une faible lueur réfléchie par la Terre. C'est le rayonnement terrestre. Si l'observation directe suit la lumière réfléchie par des zones spécifiques, le globe entier affiche l'amalgame de lumière provenant de la moitié de la surface de la Terre. Puisque nous prenons un spectre comme base, la Terre brillante est une représentation idéale de la façon dont notre planète sera vue par un observateur distant.
La chasse au bord rouge
Les scientifiques ne s'attendaient pas à une percée ou à des résultats vertigineux. Ils ont utilisé le télescope de 60 pouces de l’observatoire Palomar et un spectromètre de haute précision pour enregistrer le spectre de rayonnement de la Terre dans la nuit du 19 novembre 2003. À ce moment-là, ils n'ont pas remarqué d'augmentation significative du signal, ce qui explique la défaillance de la couche nuageuse. Le fait est que les nuages ont les propriétés de réfléchir et de brouiller les signaux des zones vertes.
Régions terrestres affichant des aurores à différentes époques 19 novembre 2003
Pour confirmer cette idée, Palle et Montanes-Rodriguez ont décidé de comparer les données avec la couverture nuageuse réelle et la couverture verte. Cela a aidé à créer un modèle informatique qui combine la lumière réfléchie de différentes régions. Elle a prédit avec précision le spectre de la surface de la Terre.
Cela prouve qu'ils peuvent démontrer un spectre n'importe quelle nuit s'il existe des informations sur la couverture nuageuse. Ayant reçu un outil aussi puissant, les scientifiques pourraient envisager le problème de l'autre côté. Le bord rouge était à peine perceptible, mais cela ne signifie pas que la méthode de recherche de la végétation était inutile. Peut-être existe-t-il des conditions dans lesquelles le signal est perceptible mieux?
La première chose qui me vient à l’esprit est de suivre la nuit lorsque le ciel est dégagé. Mais ici nous rencontrerons une erreur. Les nuages couvrent toujours environ 60% de la surface. C'est-à-dire que ses nuages seront toujours les mêmes. Quel devrait être le jour parfait pour chercher?
Trois jours de lumière terrestre: voici les pourcentages de lumière terrestre pour les régions de la planète à la fois couvertes de végétation et couvertes de végétation, prises trois jours différents. La ligne bleue (19 novembre 2003) - 40% de la surface était responsable de la création du brillant, noir et rouge (19 décembre 2002 et 7 décembre 2003) - seul un petit intervalle était impliqué. Trois sommets (de gauche à droite): Asie, Afrique et Amérique du Sud. Pour déterminer avec précision, les scientifiques ont décidé de modéliser le spectre de la Terre chaque jour en 2003. Il s'est avéré que les 19 et 2002 décembre et 7 décembre 2003 ont montré une forte fluctuation du bord rouge au cours de la journée. Le signal est apparu et a disparu trois fois. Les chercheurs ont suivi l'évolution du temps et se sont rendus compte que les courses de chevaux sont apparues lorsque les régions qui ont le plus contribué au processus comprenaient des zones riches en végétation. L'instrument semblait devenir fou, essayant d'indiquer la présence de formes de vie.
Pourquoi alors le signal de la première nuit était-il faible? Ici, nous devons prendre en compte que la taille de la zone impliquée dans le processus peut changer de façon spectaculaire. Lorsque nous observons la lune, nous voyons ses changements (illumination par le soleil). Si vous suiviez la Terre depuis un satellite, vous auriez noté le même effet. Bien entendu, seules les zones lumineuses contribuent à créer un rayonnement. Ils peuvent être incroyablement étroits et faibles, ou couvrir la moitié de la planète lorsqu'elle est allumée. Il s'est avéré qu'il y avait des moments où notre planète «grouillait» de vie, et il y avait des jours de silence complet.
N'oublions pas que l'exposition à la lumière peut tomber sur des zones d'océans, de terres ou très densément recouvertes de nuages. Par conséquent, l'effet n'est pas toujours remarquable et radicalement différent. Il s'avère que le bord rouge est simplement absorbé par ces facteurs.
Le spectre de la radiance terrestre et le bord rouge La ligne noire représente le spectre au 19 novembre 2006. Vert - simulation informatique du spectre le même jour (il est clair qu'ils convergent). Rouge - modèle de l’albédo spectral du 7 décembre 2003. Le bord rouge est indiqué par la pente de la ligne.
Les chercheurs ont trouvé un indice, à savoir un mince espace. Notre planète tourne, donc si un grand pourcentage de la lumière est vue au-dessus de l'Amérique, réfléchie par la lune, elle sera notée au-dessus du continent et non de l'océan. C'est-à-dire que les zones de végétation avec un signal de bord rouge doivent être facilement localisées et ne se chevauchent pas avec la lumière du désert. La même chose vaut pour les nuages. Les zones nuageuses apportent encore une certaine quantité de lumière. Mais si le composant est représenté par un espace étroit, tout change. Cette brèche sera parfois recouverte de nuages, mais elle tombera ensuite dans un territoire dépourvu d’interférence et ramassera de la végétation.
C'est-à-dire que nous envoyons un faisceau de balayage à la Terre en rotation. Il passera par tous les espaces verts et nous recevrons des signaux du bord rouge à certains moments. Mais sur le sol, les océans et les déserts, il se taira. Ceci est démontré avec les dates de contact avec l'Asie, l'Afrique et l'Amérique du Sud.
Mais notre planète n'est pas le meilleur exemple de recherche. Après tout, nous sommes pour la plupart recouverts d’eau, vous ne pouvez donc utiliser qu’une bande étroite pour la recherche et attendre la zone répondant aux exigences.
Sections du rayonnement de la Terre (19 novembre et 7 décembre): le 19 novembre (à gauche), la plus grande partie du disque de la Terre brillait à l'observation et apportait sa part de lumière, mais le 7 décembre (à droite), seul l'espace était éclairé. Dans le premier cas, seuls 15% du territoire sont recouverts de végétation et dans le second, 48%.
vers d'autres planètes
Comment cela aide-t-il à rechercher sur d'autres planètes? Eh bien, depuis le début, il semble que rien. Dans notre cas, nous partons des caractéristiques de la Terre, de la position de la Lune et du Soleil. Les futures missions devront rechercher la réflexion d’une planète particulière et non d’un satellite hypothétique. Ce sera un processus très compliqué, d'autant plus que notre monde est un cas unique, car il est impossible de recevoir le reflet de la lumière d'un satellite dans d'autres objets.
Mais Montanes-Rodriguez n'est pas d'accord avec cela. Les exoplanètes ont des phases qui ressemblent à ce que nous voyons en regardant la lune. Lorsque la planète se déplace du côté opposé à l'étoile, cela semble complet. Il tourne également pour atteindre le point où il se trouve plus près de nous. Mais elle peut se cacher derrière une étoile, ne démontant que la bande de lumière. Avec le bon choix du jour, vous pouvez scanner la planète et trouver le bord rouge.
La lune et les exoplanètes Nous voyons que la lune change de forme en fonction des phases. Cela peut être appliqué à d'autres planètes. Il faut chercher le bord rouge quand il est «neuf» et on ne voit qu'une bande étroite.
Comme toujours, les scientifiques nous offrent de bonnes et de mauvaises nouvelles. Commençons par le négatif. Pour trouver le bord rouge d'une planète lointaine, vous devez le regarder le long d'une ligne proche du plan de son trajet orbital. S'il est rejeté, nous ne verrons tout simplement pas la «phase». Mais même dans des conditions idéales, nous remarquons l’avantage au moment de la faiblesse de la planète. Cela se produit quand il est situé près de l'étoile. Mais cela cause des difficultés, car il est nécessaire d'isoler la lumière de l'étoile elle-même. Par conséquent, vous aurez besoin d'un équipement 10 fois plus sensible que le moderne.
Mais, il y a de bonnes nouvelles. Le bord rouge peut être trouvé si nous connaissons l'emplacement exact. Nous n’avons plus d’outil, mais cette méthode nous sera utile à l’avenir. Et ensuite, nous nous rendrons compte que non seulement dans l'Univers et ailleurs, il y a de la végétation, de l'eau et peut-être des formes de vie rationnelles.
