Новая метрика для оценки обитаемости экзопланет

Исследователи из Англии разработали новую метрику, которая может помочь в оценке обитаемости экзопланет, основываясь на ограниченных данных дистанционного зондирования.

Проблема существующих моделей

Обитаемая зона звезды — это область, где средняя глобальная температура поверхности планеты позволяет существовать жидкой воде. Однако современные модели, использующие комбинации климатологических параметров, не были проверены на соответствие тому, как жизнь реально распределена по поверхности Земли.

Новый подход к определению обитаемости

Учёные использовали глобальную климатическую модель и данные реанализа ERA5 (объединение наблюдений и модельных результатов) за 2003–2018 годы. Они анализировали различные климатические переменные:

• Температурные диапазоны: для микробной жизни от -20°C до 122°C, для сложной жизни (растения, грибы, животные) — от 0°C до 50°C.
• Доступность воды: требует, чтобы осадки превышали испарение и были больше 25 см в земной год.

В качестве эталона наблюдаемой обитаемости использовалось распределение фотосинтезирующей жизни на Земле, которая составляет 80% глобальной биомассы и может быть зафиксирована дистанционно.

Результаты сравнения

Метрики, основанные только на температуре воздуха, индексе засушливости или концентрации морского льда, оказались недостаточными. Комбинация температуры и концентрации льда лучше работала в высоких широтах, но завышала оценку обитаемости в низких.

Оптимальная метрика

Наилучшее качественное и количественное соответствие наблюдаемым паттернам обитаемости показала метрика, включающая температуру поверхности, осадки и испарение. Её точность (доля правильных прогнозов по сетке) составила:

• 0.67 — для микробной обитаемости (в целом)
• 0.70 — для обитаемости сложными формами жизни (в целом)
• 0.77 — для микробной обитаемости на суше
• 0.80 — для обитаемости сложными формами жизни на суше

Вывод

Новая метрика, зависящая всего от трёх параметров, которые обычно выводятся общими циркуляционными моделями (GCM), хорошо отражает наблюдаемую обитаемость поверхности современной Земли. Это позволяет делать обоснованные предположения об обитаемости экзопланет на основе данных дистанционного зондирования.