На однопіксельній Землі не вдалося виявити дерева

Вчені емпірично перевірили можливість виявлення багатоклітинного життя виходячи з даних про альбедо в низькій роздільній здатності. Для цього вони вивчили, як протягом доби змінюється альбедо безжиттєвого ландшафту і рослинного на земному полігоні, і потім порівняли знімки різних регіонів Землі з космосу. З'ясувалося, що метод дозволяє відрізнити порослі лісом регіони від пустельних, але при стисненні зображення планети до одного пікселя перестає працювати. Стаття опублікована в

Вже близько десяти років вчені отримують прямі зображення екзопланет. Це дуже складно, оскільки планети тьмяні порівняно зі своїми зірками, а знаходяться до них відносно близько. Минулого року астрономи вперше сфотографували планетну систему сонцеподібної зірки.

Заплановані до запуску телескопи мають суттєво більші можливості ніж сучасні, і в майбутньому кількість прямих знімків екзопланет зросте. Однак, швидше за все, до запуску космічного телескопа з надвеликою апертурою екзопланети земного типу будуть видні в дуже низькій роздільній здатності, аж до одного пікселя. На таких зображеннях не можна буде розгледіти ні лісів, ні гір, і для того, щоб перевірити, чи є там багатоклітинне життя, потрібно вдаватися до непрямих методів.

Якщо виходити з передумови, що позаземне життя також використовує фотосинтез, то багатьом організмам вигідно бути високими. Іншими словами, на інших планетах можуть виникати дерева або схожі на них структури. Дерева в середньому набагато більш вертикальні, ніж ландшафт: менше одного відсотка земної поверхні має ухил більше 45 градусів, в той час як середній ухил дерев прагне до 90 градусів. Тінь від пологого об'єкта змінюється протягом дня набагато менше, ніж від вертикального, і сума цих тіней буде в кожен момент часу впливати альбедо планети, тобто на те, наскільки вона яскрава. Отже, яскравість «лісової» планети і пустельної буде змінюватися по-різному - треба тільки, щоб дерева були досить високими.

Крістофер Дауті (Christopher E. Doughty) з Університету Північної Арізони і його колеги вирішили на прикладі Землі експериментально перевірити, чи можна виявити за цим методом багатоклітинне життя на планеті, яка бачиться як один піксель або кілька. Для перевірки вчені взяли дані з двох джерел. Перший - результати роботи космічного апарату POLDER, який працював наприкінці дев'яностих років і зібрав дані про яскравість різних ділянок Землі при освітленні Сонцем з різних кутів. Цю інформацію треба було з чим порівняти, і для цього вчені вирушили на полігон недалеко від свого університету.

Там у 60-х роках проходили тренування астронавтів для висадки на Місяць: місцевість навколо вулкана Сансет покрита попелом, що віддалено нагадує реголіт, а для більшої схожості за допомогою вибухівки утворили кратери діаметром до дванадцяти метрів. Дослідники знімали цей полігон з дрона протягом декількох днів у різний час доби, і зібрали дані як про безжиттєвий район навколо кратерів, так і про соснових гаю.

З'ясувалося, що при зміні кута освітлення Сонцем райони з деревами навколо Сансет дійсно демонструють більш різку зміну яскравості. Вчені визнали, що якщо альбедо протягом дня змінюється на 0,01 сильніше, ніж повинно у безжиттєвої поверхні, це можна вважати ознакою багатоклітинного життя. Ця ознака добре виділяється в даних POLDER. При зміні кута освітлення на тридцять градусів зміна альбедо пустельних районів, таких як Сахара, виявилося дорівнює 0,007, а густих заростей, подібних басейну Амазонки - 0,016. Однак, якщо зменшити дозвіл, і відводити один піксель не для великих районів, а для всієї планети в цілому, то надійних ознак життя за цим методом виявити не вийшло. Вчені вважають, що справа в тому, що їх модель погано враховує внесок в альбедо хмар, води і атмосферного розсіювання, Крім того, дані апарату POLDER щодо освітлення з гострих кутів не є достатньо надійними, і їх, хоч вони б і могли допомогти, не включили в розрахунок.

Нещодавно населеність Землі також перевірили за відбитим від Місяця світлом. Крім того, вчені вважають, що пил екзопланет істотно ускладнить пошук на них життя, але при цьому сама по собі запиленість сприяє її зародженню.