Миссия NASA/ESA Cassini-Huygens
Миссия NASA/ESA Cassini-Huygens исследовала Сатурн и его спутники с 2004 по 2017 год, предоставив наиболее детальные изображения и данные о системе. В рамках миссии исследовался Титан, крупнейший спутник Сатурна, который зонд Cassini тщательно изучал во время многочисленных пролётов, а также с помощью спускаемого аппарата Huygens, который был доставлен на его поверхность.
Результаты миссии
Миссия предоставила новое понимание атмосферы Титана, его метанового цикла и богатой пребиотической среды, а также органической химии, происходящей на его поверхности. Полученные данные даже привели к предположениям о возможности существования жизни на Титане, возможно, в виде метаногенных организмов, обитающих в его обширных метановых озёрах.
Космические обсерватории нового поколения
Запуск обсерваторий нового поколения, таких как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), революционизирует методы изучения экзопланет. Благодаря передовым спектрометрам, коронографам и оптике, эта миссия способствует переходу от открытий к их характеристике.
Исследования Титана и экзопланет
Согласно новому исследованию, изучение атмосферы Титана зондом Cassini может помочь в попытках охарактеризовать атмосферы экзопланет. Авторы утверждают, что результаты зонда могут служить ориентиром для будущих наблюдений, позволяя астрономам предвидеть и преодолевать потенциальные трудности при интерпретации данных миссии.
Исследование
Исследование проводилось под руководством Праджвала Нираулы, аспиранта Массачусетского технологического института (MIT), совместно с Джульетт де Вит, доцентом MIT и руководителем группы Disruptive Planet Group. К ним присоединились Роберт Дж. Харгривз и Юли Э. Гордон из отдела атомной и молекулярной физики Гарвардско-Смитсоновского центра астрофизики и доцент Клара Соуза-Сильва из колледжа Барда. Статья с описанием их выводов опубликована на сервере препринтов arXiv.
Для своего исследования команда использовала данные с Визуального и инфракрасного картирующего спектрометра (VIMS) зонда Cassini. Этот инструмент проводил высокоточные наблюдения Титана с помощью солнечных затмений, где солнечный свет, проходя через атмосферу, анализируется спектрометром для обнаружения химических сигнатур.
Состав атмосферы Титана
Данные показали, что атмосфера Титана состоит из азота (95%) и метана (около 5%), с следами других углеводородов и органических соединений. Также было обнаружено, что на Титане происходит метановый цикл, аналогичный водному циклу на Земле, где жидкий метан выпадает в виде облаков и осадков на поверхность.
Выводы
Успех этой миссии может помочь в будущих усилиях по характеристике атмосфер экзопланет. Миссия Cassini продемонстрировала, как сложно идентифицировать молекулы в атмосферах из-за сходных адсорбционных свойств различных химических веществ. Это может привести к неправильной характеристике, что будет иметь серьёзные последствия для учёных, пытающихся определить обитаемость планеты.
Моделирование и будущие исследования
В следующем этапе своего исследования астрономы использовали общедоступную модель Tierra, одномерный спектроскопический код, используемый для характеристики особенностей поглощения. В предыдущем исследовании Нираула и де Вит использовали модель для учёта семи химических сигнатур: метана, моноксида углерода, углекислого газа, воды, водорода, азота и озона. Для этого последнего исследования они расширили модель, включив в неё более широкий спектр молекул, которые могут существовать в атмосферах экзопланет, и сходство их сигнатур, основанное на существующих астрономических данных.
Поиск потенциально обитаемых планет
По мере добавления новых экзопланет в список, поиск потенциально обитаемых планет переходит в следующую фазу. Инструмент Webb продемонстрировал свою способность характеризовать атмосферы экзопланет и сделал прямые обнаружения, включая недавнее обнаружение TWA 7. В ближайшем будущем к Уэббу присоединится преемник знаменитого телескопа Хаббла — космический телескоп Нэнси Грейс Роман (RST).
Будущее исследований
Несколько наземных телескопов также скоро начнут работу, включая Чрезвычайно Большой Телескоп (ELT), Гигантский Магелланов Телескоп (GMT) и Тридцатиметровый Телескоп (TMT). Вместе эти обсерватории позволят проводить более детальные исследования экзопланет и их атмосфер. Способность правильно идентифицировать потенциальные биосигнатуры на основе их особенностей поглощения имеет решающее значение для поиска Земли 2.0 или других обитаемых экзопланет.