يستخرج البروتوكول المعلومات من منحنيات الضوء للكواكب الخارجية وينشئ خرائط سطحها. ويستخدم منحنيات خفيفة من الأرض، والتي هي بمثابة كوكب خارجي بالوكالة، لإثبات النهج.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
رسم خرائط سطحية للكواكب الخارجية الشبيهة بالأرض باستخدام منحنيات الضوء نقطة واحدة
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
إن حل خصائص الكواكب الخارجية من نقطة واحدة أمر ضروري لتقييم إمكانية قابلية الكواكب الخارجية للسكن. والهدف النهائي لهذا البروتوكول هو تحديد ما إذا كانت هذه العوالم الكوكبية تضم سمات جيولوجية و/أو أنظمة مناخية. نقدم طريقة لاستخراج المعلومات من منحنيات الضوء أحادية الطول الموجي المتعددة واسترجاع الخرائط السطحية. ويستخدم التحلل من حيث القيمة المفردة (SVD) لفصل المصادر التي تسهم في تغير المنحنى الضوئي والاستدلال على وجود أنظمة مناخية غائمة جزئياً. ومن خلال تحليل السلاسل الزمنية التي تم الحصول عليها من نظام SVD، يمكن الاستدلال على المكونات المادية للمكونات الرئيسية دون افتراضات بشأن أي خصائص طيفية. وبالجمع بين هندسة المشاهدة، من الممكن إعادة بناء الخرائط السطحية إذا وجد أن أحد أجهزة الكمبيوتر يحتوي على معلومات سطحية. إنّ الهدّان نشأت من التواء هندسة البكسل ومعلومات الطيف الذي يحدد جودة الخرائط السطحية المعاد بناؤها، الأمر الذي يتطلب إدخال الانتظام. لغرض إظهار البروتوكول ، يتم تحليل منحنيات الضوء متعدد الأطوال الموجية للأرض ، والتي تعمل بمثابة كوكب خارجي بالوكالة. يتم عرض المقارنة بين النتائج والحقيقة الأساسية لإظهار أداء البروتوكول وحدوده. ويوفر هذا العمل معياراً للتعميم المستقبلي لتطبيقات الكواكب الخارجية.
المقدمة
تحديد عوالم صالحة للسكن هو واحد من الأهداف النهائية في علم الأحياء الفلكية1. منذ الكشف الأول2، أكثر من 4000 الكواكب الخارجية وقد تم تأكيد حتى الآن3 مع عدد من النظير الأرض (على سبيل المثال ، TRAPPIST - 1e)4. هذه الكواكب لها خصائص مدارية وكوكبية مماثلة لتلك الموجودة في الأرض، وبالتالي يمكن أن تكون صالحة للسكن. ومن الضروري في هذا السياق تقييم صلاحيتها للسكن من خلال ملاحظات محدودة. واستنادا إلى معرفة الحياة على الأرض، تعتبر النظم الجيولوجية والمناخية حاسمة الأهمية بالنسبة للصلاحية للسكن، التي يمكن أن تكون بالتالي بمثابة توقيعات بيولوجية. ومن حيث المبدأ، يمكن ملاحظة ملامح هذه ال....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
1. إعداد البرمجة
- إعداد بيئة البرمجة للتعليمات البرمجية المرفقة. مطلوب جهاز كمبيوتر مع نظام التشغيل لينكس، كما لا تتوفر حزمة healpy على ويندوز. التعليمات البرمجية غير مكلفة حسابياً، لذا يمكن للكمبيوتر الشخصي العادي معالجة البروتوكول.
- اتبع التعليمات (https://docs.anaconda.com/anaconda/install/linux/) لتثبيت أناكوندا مع بيثون 3.7 على النظام ، ثم استخدام الأوامر التالية في المحطة الطرفية لإعداد بيئة البرمجة :
$ كوندا إنشاء --اسم myenv بيثون = 3.7
$ conda تنشيط myenv
$ كوندا تثبيت اناكوندا
$ كوندا تثبيت healpy
ملاحظة: قد تستغرق هذه الخطوات tens دقائق استناداً إلى سرعة الأجهزة وإنترنت. يمكن تغيير اسم البيئة 'myenv' في أول سطري الأوامر إلى ....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
نستخدم منحنيات الضوء أحادية الطول متعددة الطول أحادية نقطة للأرض لإثبات البروتوكول، ونقارن النتائج مع الحقيقة الأرضية لتقييم جودة رسم الخرائط السطحية. الملاحظة المستخدمة هنا تحصل عليها DSCOVR/EPIC، وهو ساتل يقع بالقرب من أول نقطة لاغرانجية (L1) بين الأرض والشمس التي تأخذ الصور في أطوال موجية عشرة من وجه الأرض المضاءة بأشعة الشمس. يتم استخدام عامين (2016 و 2017) من الملاحظات لهذه المظاهرة ، وهي نفس تلك التي تم استخدامها في Jiang et al. (2018)12 و Fan et al. (2019)13، حيث يتم.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
وأحد المتطلبات الحاسمة للبروتوكول هو جدوى استخراج المعلومات السطحية من منحنيات الضوء، التي تعتمد على تغطية السحابة. في الخطوة 3.5.1، قد تختلف القيم النسبية لأجهزة الكمبيوتر الشخصية بين الكواكب الخارجية. في حالة الأرض، أول جهازي كمبيوتر تهيمن على الاختلافات منحنى الضوء، وتتوافق مع السحب السطحية المستقلة والسطحية (مروحة وآخرون 2019)13. لديهم قيم مفردة قابلة للمقارنة بحيث يمكن فصل المعلومات السطحية باتباع الخطوتين 3-5-2 و3.5.3. لمراقبة المستقبلية من الكواكب الخارجية، في الحالات القصوى إما غائم تماما .......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
ليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.
شكر وتقدير
وقد دعم هذا العمل جزئياً مختبر الدفع النفاث، معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، بموجب عقد مع وكالة ناسا. YLY الاعتراف بالدعم من قبل مختبر الكواكب الافتراضية في جامعة واشنطن.
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| Python 3.7 مع حزم | تعمل بيئات البرمجة الأخرى (على سبيل المثال ، IDL أو MATLAB) أيضا. |
المراجع
- Schwieterman, E. W., et al. Exoplanet Biosignatures: A Review of Remotely Detectable Signs of Life. Astrobiology. 18 (6), 663-708 (2018).
- Campbell, B., Walker, G. A. H., Yang, S. A Search for Substellar Companions to Solar-type Stars. The Astrophysical Journal<....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
