Indem sie aus der Sicht der Außerirdischen auf die Erde zurückblicken, haben Wissenschaftler eine neue Technik entwickelt, um nach anderen Welten zu suchen, die Ozeane und damit Leben beherbergen könnten. Mit der alten Raumsonde Deep Impact, die jetzt für die EPOXI-Mission eingesetzt wird, können Wissenschaftler das Spektrum des Lichts eines extrasolaren Planeten untersuchen, das die Anwesenheit von Wasser aufdecken würde. „Wir haben das High Resolution Imager-Teleskop auf Deep Impact verwendet, um die Erde aus mehreren Dutzend Millionen Kilometern Entfernung zu betrachten“, sagte Nicolas B. Cowan von der University of Washington, „und entwickelten eine Methode, um das Vorhandensein von Ozeanen anzuzeigen, indem wir analysierten, wie Das Licht der Erde ändert sich, wenn sich der Planet dreht. Diese Methode kann verwendet werden, um extrasolare ozeanhaltige Erden zu identifizieren.“
Letztes Jahr konnte das EPOXI-Wissenschaftsteam Videos vom Mond beim Erddurchgang aufnehmen, (siehe unseren Artikel vom Juli 2008) . Das Team hat die Technik nun durch einen Rückblick auf die Erde geübt und festgestellt, dass es in der Lage sein sollte, Ozeane auf anderen Welten zu erkennen, indem es das sich ändernde Spektrum des Lichts betrachtet, das der Planet bei seiner Rotation abgibt.
Cowan ist Hauptautor eines Artikels zu dieser Forschung, der in der August-Ausgabe 2009 des Astrophysical Journal erscheint. Unser Planet sieht wegen der Rayleigh-Streuung des Sonnenlichts durch die Atmosphäre die ganze Zeit blau aus, der gleiche Grund, aus dem uns der Himmel an der Oberfläche blau erscheint, betont Cowan. „Was wir in dieser Arbeit untersucht haben, war, wie sich diese blaue Farbe mit der Zeit ändert: Ozeane sind blauer als Kontinente, die rot oder orange erscheinen, weil Land bei roten und nahen Infrarotwellenlängen des Lichts am stärksten reflektiert. Ozeane reflektieren nur viel bei blauen (kurzen) Wellenlängen“, sagte Cowan.
'A‘ blass blauer Punkt ‘ ist das beste Bild, das wir selbst mit den fortschrittlichsten Teleskopen, die für die nächsten Jahrzehnte geplant sind, von einer erdähnlichen extrasolaren Welt erhalten werden“, fuhr Cowan fort. „Wie finden wir also heraus, ob es in der Lage ist, das Leben zu unterstützen? Wenn wir feststellen können, dass der Planet Ozeane mit flüssigem Wasser hat, erhöht dies die Wahrscheinlichkeit, dass er Leben unterstützt, erheblich.“
Dieses engwinklige Farbbild der Erde, genannt 'Pale' Blauer Punkt “, ist ein Teil des ersten „Porträts“ des Sonnensystems, das von Voyager 1 aufgenommen und durch den Astronomen Carl Sagan berühmt wurde. Die Raumsonde erfasste insgesamt 60 Bilder für ein Mosaik des Sonnensystems aus einer Entfernung von mehr als 4 Milliarden Meilen von der Erde und etwa 32 Grad über der Ekliptik. Aus der großen Entfernung der Voyager ist die Erde nur ein Lichtpunkt, kleiner als ein Bildpunkt selbst in der Engwinkelkamera. Die Erde war ein Halbmond mit einer Größe von nur 0,12 Pixeln. Zufälligerweise liegt die Erde genau im Zentrum eines der Streulichtstrahlen, die durch die Aufnahme des Bildes in die Nähe der Sonne entstehen. Dieses vergrößerte Bild der Erde wurde durch drei Farbfilter – Violett, Blau und Grün – aufgenommen und neu kombiniert, um das Farbbild zu erzeugen. Die Hintergrundmerkmale im Bild sind Artefakte, die aus der Vergrößerung resultieren. Bildnachweis: NASA JPL
Die Karten, die das Team erstellt hat, sind nur für die Längspositionen (Ost – West) von Ozeanen und Kontinenten empfindlich. Darüber hinaus zeigen die Beobachtungen nur, was in der Nähe des Äquators der Erde vor sich geht: Der Äquator bekommt mehr Sonnenlicht als höhere Breiten und die Raumsonde EPOXI befand sich zum Zeitpunkt der Beobachtungen über dem Äquator. Diese Einschränkungen der Betrachtungsgeometrie könnten auch die Beobachtung extrasolarer Planeten beeinträchtigen: „Wir könnten den Planeten fälschlicherweise als Wüstenwelt betrachten, wenn er einen fast festen Kontinentenband um seinen Äquator und Ozeane an seinen Polen hätte“, sagte Cowan.
Außer Wasser können andere Dinge einen Planeten blau erscheinen lassen; In unserem Sonnensystem ist beispielsweise der Planet Neptun blau, was zum Teil auf das Vorhandensein von Methan in seiner oberen Atmosphäre zurückzuführen ist. „Allerdings würde eine Neptun-ähnliche Welt mit dieser Technik als unveränderliches Blau erscheinen, und wieder sind es die Veränderungen der blauen Farbe, die uns Ozeane offenbaren“, sagte Cowan. „Es gibt einige seltsame Szenarien, die man sich ausdenken kann, die keine Ozeane beinhalten, aber zu unterschiedlichen Blauflecken auf einem Planeten führen würden, aber diese sind nicht sehr plausibel.“
„Ein Spektrum des Planetenlichts, das die Anwesenheit von Wasser offenbart, ist notwendig, um die Existenz von Ozeanen zu bestätigen“, sagte Drake Deming, Mitautor des Papiers am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. Instrumente, die ein Spektrum erzeugen sind an Teleskopen befestigt und zerlegen das Licht in seine einzelnen Farben, wie ein Prisma weißes Licht in einen Regenbogen zerlegt. Jedes Element und Molekül emittiert und absorbiert Licht in bestimmten Farben. Diese Farben können wie ein Fingerabdruck verwendet werden, um sie zu identifizieren.
„Das Auffinden des Wassermoleküls im Spektrum eines extrasolaren Planeten würde darauf hinweisen, dass sich Wasserdampf in seiner Atmosphäre befindet, was es wahrscheinlich macht, dass die blauen Flecken, die wir während seiner Rotation sahen, tatsächlich Ozeane aus flüssigem Wasser waren. Es wird jedoch zukünftige große Weltraumteleskope brauchen, um ein genaues Spektrum so weit entfernter Planeten zu erhalten, während unsere Technik jetzt als Hinweis darauf verwendet werden kann, dass sie Ozeane haben könnten“, sagte Deming. Die Technik erfordert laut dem Team nur relativ grobe Spektren, um die Lichtintensität über breite Farbbereiche zu erhalten.
EPOXI ist eine Kombination der Namen für die beiden erweiterten Missionskomponenten: eine Suche nach extrasolaren Planeten während der Reise zu Hartley 2, genannt Extrasolar Planet Observations and Characterization (EPOCH), und der Vorbeiflug des Kometen Hartley 2, genannt Deep Impact eXtended Investigation (DIXI).
Quelle: NASA