NASA разрабатывает Habitable Worlds Observatory (HWO) — следующий флагманский космический телескоп, главной задачей которого станет прямое фотографирование землеподобных планет у ближайших звёзд и анализ их атмосфер на наличие биосигнатур. Миссия ещё далека от запуска, но уже сейчас принимаются ключевые инженерные решения, которые определят её научную ценность, рассказывает Space.com.

Новое исследование, опубликованное на сервере arXiv, оценило один из самых важных параметров — спектральное разрешение — и показало, насколько детально HWO должен «разрезать» свет отражённый от планеты, чтобы уверенно находить признаки жизни.

Почему важно спектральное разрешение

Спектральное разрешение определяет, насколько точно телескоп может различать близкие длины волн. Чем оно выше, тем подробнее «отпечаток» атмосферы. Однако повышение разрешения требует больше времени на наблюдение, увеличивает шум и усложняет конструкцию инструмента.

Чтобы понять, какие требования нужны для поиска жизни, авторы исследования смоделировали, как HWO увидел бы Землю в разные геологические эпохи:

  • Архейскую (почти без кислорода);
  • Протерозойскую (с низким содержанием кислорода);
  • Фанерозойскую (современную Землю с ~20% кислорода).

Необходимые характеристики

Результаты оказались вполне достижимыми:

  • Для надёжного обнаружения молекулярного кислорода (главного биосигнала) в видимом диапазоне достаточно разрешения около 140.
  • Для озона в ультрафиолетовом диапазоне хватит разрешения всего 7.
  • В ближнем инфракрасном диапазоне для уверенного разделения углекислого газа и угарного газа (чтобы не спутать живую планету с вулканически активной) требуется минимум 40, а оптимально — около 70.

Эти значения находятся в пределах возможностей современной оптики. Однако для уверенного детектирования кислорода потребуется существенно снизить уровень шума детекторов.

Ограничения модели

Авторы подчёркивают, что даже уверенное обнаружение кислорода, озона, метана и водяного пара не является окончательным доказательством жизни — у каждого из этих газов могут быть небиологические источники. Задача HWO — выделить наиболее перспективные кандидаты для дальнейшего изучения.

Вкратце

NASA создаёт телескоп Habitable Worlds Observatory, который впервые сможет напрямую изучать атмосферы землеподобных экзопланет. Новое моделирование показало, что для поиска биосигнатур на древней Земле (и аналогичных мирах) достаточно умеренного спектрального разрешения: 140 в видимом диапазоне, 7 в ультрафиолете и около 70 в ближнем инфракрасном. Эти требования дают инженерам чёткие ориентиры. Если телескоп будет построен с такими характеристиками, он сможет стать мощным инструментом в поиске жизни за пределами Солнечной системы.