Modele Ziemi posłużą za przewodnik dla poszukiwaczy egzoplanet

W ciągu najbliższej dekady na Ziemi i w przestrzeni kosmicznej pojawią się teleskopy i obserwatoria nowej generacji, które będą charakteryzowały się mocą znacznie przewyższającą wszystkie obecnie dostępne instrumenty obserwacyjne. Za ich pomocą astronomowie będą badali wszechświat w nowy sposób i na zupełnie innym poziomie szczegółowości.

Planetolodzy zajmujący się badaniem planet pozasłonecznych dostaną w swoje ręce instrumenty pozwalające analizować skład chemiczny atmosfer najbliższych planet pozaziemskich, a być może będą w stanie określać jakie warunki panują na ich powierzchniach.

Na przestrzeni ponad 4,5 mld lat jakie minęły już od powstania Ziemi, zmieniała się sama Ziemia jak i jej atmosfera. Skład chemiczny atmosfery otaczającej młodą Ziemię był zupełnie inny niż skład atmosfery współczesnej.

Z tego też powodu astronomowie z Cornell stworzyli pięć modeli przedstawiających kluczowe punkty z historii ewolucji naszej planety. Posłużą one za swego rodzaju widmowe szablony dla poszukiwaczy planet podobnych do Ziemi w odległych układach planetarnych.

Wykorzystując Ziemię jako planetę odniesienia, badacze opracowali szablony pozwalające charakteryzować atmosfery potencjalnych planet podobnych do Ziemi.

Kaltenegger wraz ze swoimi doktorantami najpierw stworzyła model atmosfery Ziemi sprzed 3,9 mld lat, czyli prebiotycznej Ziemi otoczonej przez gęstą warstwę dwutlenku węgla. Następny model przedstawia planetę beztlenową sprzed 3,5 mld lat, a pozostałe trzy dokumentują stopniowy wzrost obfitości tlenu w atmosferze od 0,2% do obecnych 21%.

Ilość tlenu w ziemskiej atmosferze nie rosła jednorodnie, ale jeżeli astronomowie będą w stanie odkryć egzoplanetę podobną do Ziemi, w której atmosferze będzie choć 1% tlenu obecnego w atmosferze Ziemi, to potencjalnie może być to planeta, na której właśnie powstaje biologia, ozon i metan.

Opracowane przez naukowców widma transmisyjne Ziemi zawierają elementy wskazujące odległym obserwatorom, że na Ziemi biosfera istniała już 2 miliardy lat temu.

Astronomowie będą w stanie badać atmosfery planet skalistych gdy tylko Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba znajdzie się w przestrzeni kosmicznej lub gdy w 2025 r. uruchomiony zostanie Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT) budowany obecnie w Chile.