Durch den Rückblick auf die Erde aus der Sicht von Außerirdischen haben Wissenschaftler eine neue Technik entwickelt, um nach anderen Welten zu suchen, die Ozeane und damit Leben beherbergen könnten. Mit dem alten Deep Impact-Raumschiff, das jetzt für die EPOXI-Mission verwendet wird, können Wissenschaftler das Spektrum des Lichts eines extrasolaren Planeten betrachten, das das Vorhandensein von Wasser erkennen lässt. "Wir haben das hochauflösende Imager-Teleskop für Deep Impact verwendet, um die Erde aus einer Entfernung von mehreren zehn Millionen Kilometern zu betrachten", sagte Nicolas B. Cowan von der University of Washington Das Licht der Erde ändert sich, wenn sich der Planet dreht. Mit dieser Methode können extrasolare ozeanhaltige Erden identifiziert werden. “
Letztes Jahr konnte das EPOXI-Wissenschaftsteam Videos vom Mond aufnehmen, der die Erde durchquert (siehe unseren Artikel vom Juli 2008). Das Team hat die Technik nun im 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 Lichtspektrum betrachtet, das der Planet bei seiner Rotation abgibt.
Cowan ist Hauptautor eines Papiers zu dieser Forschung, das in der August 2009-Ausgabe des Astrophysical Journal erscheint. Unser Planet sieht aufgrund der Rayleigh-Streuung des Sonnenlichts durch die Atmosphäre die ganze Zeit blau aus, der gleiche Grund, warum der Himmel uns unten auf der Oberfläche blau erscheint, betont Cowan. „In diesem Artikel haben wir untersucht, wie sich diese blaue Farbe mit der Zeit ändert: Ozeane sind blauer als Kontinente, die rot oder orange erscheinen, da Land bei roten und nahen Infrarotwellenlängen des Lichts am stärksten reflektiert. Ozeane reflektieren nur bei blauen (kurzen) Wellenlängen viel “, sagte Cowan.
"Ein" hellblauer Punkt "ist das beste Bild, das wir von einer erdähnlichen extrasolaren Welt erhalten, wenn wir selbst die fortschrittlichsten Teleskope verwenden, die für die nächsten paar Jahrzehnte geplant sind", fuhr Cowan fort. „Wie können wir also herausfinden, ob es das Leben unterstützen kann? Wenn wir feststellen können, dass der Planet Ozeane mit flüssigem Wasser hat, erhöht dies die Wahrscheinlichkeit, dass er das Leben unterstützt, erheblich. “
Dieses schmalwinklige Farbbild der Erde, genannt "Pale Blue Dot", ist Teil des ersten "Porträts" des Sonnensystems, das von Voyager 1 aufgenommen und durch den Astronomen Carl Sagan berühmt gemacht wurde. Das Raumschiff erwarb 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, der selbst in der Engwinkelkamera weniger als die Größe eines Bildelements hat. Die Erde war ein Halbmond mit einer Größe von nur 0,12 Pixel. Zufälligerweise liegt die Erde genau in der Mitte eines der gestreuten Lichtstrahlen, die entstehen, wenn das Bild so nah an der Sonne aufgenommen wird. 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 sich aus der Vergrößerung ergeben. Bildnachweis: NASA JPL
Dieses schmalwinklige Farbbild der Erde, genannt "Pale Blue Dot", ist Teil des ersten "Porträts" des Sonnensystems, das von Voyager 1 aufgenommen und durch den Astronomen Carl Sagan berühmt gemacht wurde. Das Raumschiff erwarb 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, der selbst in der Engwinkelkamera weniger als die Größe eines Bildelements hat. Die Erde war ein Halbmond mit einer Größe von nur 0,12 Pixel. Zufälligerweise liegt die Erde genau in der Mitte eines der gestreuten Lichtstrahlen, die entstehen, wenn das Bild so nah an der Sonne aufgenommen wird. 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 sich aus der Vergrößerung ergeben. Bildnachweis: NASA JPLDie vom Team erstellten Karten sind nur für die Längspositionen (Ost - West) von Ozeanen und Kontinenten empfindlich. Darüber hinaus zeigen die Beobachtungen nur, was in der Nähe des Erdäquators vor sich geht: Der Äquator erhält mehr Sonnenlicht als höhere Breiten, und das EPOXI-Raumschiff befand sich zum Zeitpunkt der Beobachtungen über dem Äquator. Diese Einschränkungen der Betrachtungsgeometrie könnten auch die Beobachtung von extrasolaren Planeten beeinträchtigen: „Wir könnten den Planeten fälschlicherweise als Wüstenwelt betrachten, wenn er ein nahezu festes Kontinentband um seinen Äquator und die Ozeane an seinen Polen hätte“, sagte Cowan.
Andere Dinge außer Wasser können einen Planeten blau erscheinen lassen; In unserem Sonnensystem ist der Planet Neptun beispielsweise blau, was teilweise auf das Vorhandensein von Methan in seiner oberen Atmosphäre zurückzuführen ist. "Eine neptunähnliche Welt würde mit dieser Technik jedoch als unveränderliches Blau erscheinen, und wieder sind es die Änderungen der blauen Farbe, die uns die Ozeane offenbaren", sagte Cowan. "Es gibt einige seltsame Szenarien, von denen Sie sich vorstellen können, dass sie keine Ozeane betreffen, aber zu unterschiedlichen blauen Flecken auf einem Planeten führen würden, aber diese sind nicht sehr plausibel."
"Ein Spektrum des Lichts des Planeten, das das Vorhandensein von Wasser offenbart, ist notwendig, um die Existenz von Ozeanen zu bestätigen", sagte Drake Deming, Mitautor des Papiers im Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Md. Instrumente, die ein Spektrum erzeugen sind an Teleskopen befestigt und verteilen das Licht in seine Teilfarben, wie ein Prisma weißes Licht in einen Regenbogen trennt. Jedes Element und Molekül emittiert und absorbiert Licht in bestimmten Farben. Diese Farben können wie ein Fingerabdruck verwendet werden, um sie zu identifizieren.
„Das Finden 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 beim Drehen sahen, tatsächlich Ozeane mit flüssigem Wasser waren. Zukünftige Großraumteleskope werden jedoch erforderlich sein, um ein genaues Spektrum derart entfernter Planeten zu erhalten, während unsere Technik jetzt als Hinweis darauf verwendet werden kann, dass sie Ozeane haben könnten “, sagte Deming. Die Technik erfordert nur relativ grobe Spektren, um die Lichtintensität über breite Farbbereiche zu erhalten, so das Team.
EPOXI ist eine Kombination der Namen für die beiden erweiterten Missionskomponenten: eine Suche nach extrasolaren Planeten während der Kreuzfahrt nach Hartley 2, genannt Extrasolar Planet Observations and Characterization (EPOCh), und der Vorbeiflug des Kometen Hartley 2, genannt Deep Impact eXtended Investigation (DIXI).
Quelle: NASA
