У природы нет плохой погоды
Метод позволяет проводить высокоточные расчеты всевозможных движений важнейших атмосферных молекул (H2O, CO2, O3, NH3, HCN, Н2О2) и рассчитать списки, содержащие миллионы спектральных линий, большинство которых невозможно измерить экспериментально. Подтверждением качества рассчитанных спектров является то, что они прошли экспертную оценку и включены в общедоступные мировые базы спектроскопических данных. «Такие спектры (легких молекул) нужны для более точного прогнозирования погоды и климатических изменений на Земле, контроля загрязнений нашей атмосферы, определения химического состава атмосфер экзопланет (планет за пределами Солнечной системы), поиска планет, пригодных для жизни, или таких, на которых теоретически может быть жизнь», — рассказал старший научный сотрудник ИПФ РАН Николай Зобов.
Создание списков спектральных линий поглощения различных малоатомных молекул является одним из основных направлений современной молекулярной спектроскопии, результатами которой пользуются прикладные науки, добавил исследователь.
Требования к точности расчета атмосферного поглощения растут с повышением технических возможностей глобального мониторинга атмосферы с помощью действующих (MIPAS, OCO-2, SCISAT-1, ENVISAT и других) и подготавливаемых спутниковых миссий (TEMPO-8 и других). Для интерпретации спутниковых измерений нужны списки молекулярных спектральных линий, которые можно найти в открытых спектроскопических базах данных.
Для дистанционного зондирования атмосфер планет Солнечной системы и экзопланет создаются специализированные базы данных, для работы с которыми требуются списки спектральных линий из-за необходимости моделирования спектров при высоких температурах вплоть до тысяч градусов. Одним из наиболее известных и достоверных источников спектроскопической информации такого рода является база ExoMol.
Молекулярный спектр для анализа атмосфер солнечной системы и экзопланет состоит из линий, каждая из которых относится к определенной молекуле. Любая атмосфера подразумевает целое множество различных молекул. Например, при исследовании атмосферы Земли чаще всего ученые различают азот и кислород, а также воду, углекислый газ, озон, оксиды азота, угарный газ и более редкие примеси — такие, как аммиак, метан и другие.
Для изучения планет Солнечной системы и экзопланет необходимы еще более «экзотичные» молекулы: синильная кислота, перекись водорода, фосфин, ацетилен, этилен и другие. Все это молекулы, содержащие не больше пяти-шести атомов, и их спектры можно рассчитывать численными методами на современных суперкомпьютерах. Именно для этой задачи и был создан новый метод.
