Door terug te kijken naar de aarde vanuit het oogpunt van buitenaardse wezens, hebben wetenschappers een nieuwe techniek ontwikkeld om te zoeken naar andere werelden die oceanen zouden kunnen herbergen, en dus leven. Met behulp van het oude Deep Impact-ruimtevaartuig, dat nu wordt gebruikt voor de EPOXI-missie, kunnen wetenschappers kijken naar het spectrum van het licht van een buitenzool die de aanwezigheid van water zou onthullen. "We gebruikten de High Resolution Imager-telescoop op Deep Impact om van tientallen miljoenen kilometers naar de aarde te kijken", zegt Nicolas B. Cowan van de Universiteit van Washington, "en ontwikkelden een methode om de aanwezigheid van oceanen aan te geven door te analyseren hoe Het licht van de aarde verandert terwijl de planeet draait. Deze methode kan worden gebruikt om extrasolaire oceaandragers te identificeren. ”
Vorig jaar kon het wetenschappelijke team van EPOXI video's maken van de maan die de aarde passeert (zie ons artikel uit juli 2008). Het team heeft de techniek nu geoefend door terug te kijken naar de aarde en heeft vastgesteld dat ze oceanen op andere werelden moeten kunnen detecteren door te kijken naar het veranderende spectrum van licht dat de planeet afgeeft terwijl het draait.
Cowan is de hoofdauteur van een paper over dit onderzoek dat verschijnt in het augustusnummer van het Astrophysical Journal. Onze planeet ziet er de hele tijd blauw uit door de verstrooiing van zonlicht door Rayleigh door de atmosfeer, dezelfde reden waarom de lucht ons blauw lijkt aan de oppervlakte, wijst Cowan. “Wat we in dit artikel hebben bestudeerd, is hoe die blauwe kleur in de tijd verandert: oceanen zijn blauwer dan continenten, die rood of oranje lijken omdat land het meest reflecteert bij rode en nabij-infrarode golflengten van licht. Oceanen reflecteren alleen veel op blauwe (korte) golflengten ”, zegt Cowan.
"Een‘ lichtblauwe stip ’is het beste beeld dat we zullen krijgen van een aarde-achtige buitenwereld met zelfs de meest geavanceerde telescopen die de komende decennia zijn gepland, 'vervolgde Cowan. 'Dus hoe komen we erachter of het in staat is om het leven te ondersteunen? Als we kunnen vaststellen dat de planeet oceanen met vloeibaar water heeft, vergroot dit de kans dat het leven ondersteunt aanzienlijk. '
Dit smalhoekige kleurenbeeld van de aarde, genaamd 'Pale Blue Dot', maakt deel uit van het allereerste 'portret' van het zonnestelsel dat is gemaakt door Voyager 1 en beroemd is gemaakt door astronoom Carl Sagan. Het ruimtevaartuig heeft in totaal 60 frames verworven voor een mozaïek van het zonnestelsel op een afstand van meer dan 4 miljard mijl van de aarde en ongeveer 32 graden boven de ecliptica. Vanaf de grote afstand van de Voyager is de aarde slechts een lichtpunt, minder dan de grootte van een beeldelement, zelfs in de smalhoekcamera. De aarde was een halve maan van slechts 0,12 pixel groot. Toevallig ligt de aarde precies in het midden van een van de verstrooide lichtstralen als gevolg van het zo dicht bij de zon nemen van het beeld. Dit opgeblazen beeld van de aarde werd genomen door drie kleurenfilters - violet, blauw en groen - en opnieuw gecombineerd om het kleurenbeeld te produceren. De achtergrondkenmerken in de afbeelding zijn artefacten die het gevolg zijn van de vergroting. Krediet: NASA JPL
Dit smalhoekige kleurenbeeld van de aarde, genaamd 'Pale Blue Dot', maakt deel uit van het allereerste 'portret' van het zonnestelsel dat is gemaakt door Voyager 1 en beroemd is gemaakt door astronoom Carl Sagan. Het ruimtevaartuig heeft in totaal 60 frames verworven voor een mozaïek van het zonnestelsel op een afstand van meer dan 4 miljard mijl van de aarde en ongeveer 32 graden boven de ecliptica. Vanaf de grote afstand van de Voyager is de aarde slechts een lichtpunt, minder dan de grootte van een beeldelement, zelfs in de smalhoekcamera. De aarde was een halve maan van slechts 0,12 pixel groot. Toevallig ligt de aarde precies in het midden van een van de verstrooide lichtstralen als gevolg van het zo dicht bij de zon nemen van het beeld. Dit opgeblazen beeld van de aarde werd genomen door drie kleurenfilters - violet, blauw en groen - en opnieuw gecombineerd om het kleurenbeeld te produceren. De achtergrondkenmerken in de afbeelding zijn artefacten die het gevolg zijn van de vergroting. Krediet: NASA JPLDe kaarten die het team heeft gemaakt, zijn alleen gevoelig voor de longitudinale (oost - west) posities van oceanen en continenten. Bovendien halen de waarnemingen alleen uit wat er zich in de buurt van de evenaar van de aarde afspeelt: de evenaar krijgt meer zonlicht dan hogere breedtegraden en het EPOXI-ruimtevaartuig bevond zich boven de evenaar toen de waarnemingen werden gedaan. Deze beperkingen van de kijkgeometrie zouden ook observaties van extrasolaire planeten kunnen kwellen: "We zouden de planeet ten onrechte kunnen zien als een woestijnwereld als deze een bijna solide band van continenten rond de evenaar en oceanen aan de polen had," zei Cowan.
Naast water kan een planeet er blauw uitzien; in ons zonnestelsel is de planeet Neptunus bijvoorbeeld blauw, mede door de aanwezigheid van methaan in de bovenste atmosfeer. "Een Neptunus-achtige wereld zou met deze techniek echter verschijnen als een onveranderlijk blauw, en nogmaals, het zijn de veranderingen in de blauwe kleur die de oceanen aan ons onthullen," zei Cowan. "Er zijn een aantal rare scenario's die je kunt bedenken waarbij geen oceanen betrokken zijn, maar die zouden leiden tot verschillende blauwe plekken op een planeet, maar deze zijn niet erg aannemelijk."
"Een spectrum van het licht van de planeet dat de aanwezigheid van water onthult, is nodig om het bestaan van oceanen te bevestigen", zegt Drake Deming, co-auteur van het artikel bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md. Instrumenten die een spectrum produceren zijn bevestigd aan telescopen en verspreiden het licht in de samenstellende kleuren, zoals een prisma wit licht scheidt in een regenboog. Elk element en molecuul zendt en absorbeert licht in specifieke kleuren. Deze kleuren kunnen als een vingerafdruk worden gebruikt om ze te identificeren.
“Het vinden van het watermolecuul in het spectrum van een extrasolaire planeet zou erop duiden dat er waterdamp in zijn atmosfeer zit, waardoor het waarschijnlijk is dat de blauwe plekken die we zagen tijdens het draaien inderdaad oceanen van vloeibaar water waren. Er zullen echter toekomstige grote ruimtetelescopen nodig zijn om een nauwkeurig spectrum van dergelijke verre planeten te krijgen, terwijl onze techniek nu kan worden gebruikt als een indicatie dat ze oceanen zouden kunnen hebben, ”zei Deming. De techniek vereist alleen relatief ruwe spectra om de lichtintensiteit over brede kleurbereiken te krijgen, aldus het team.
EPOXI is een combinatie van de namen voor de twee uitgebreide missiecomponenten: een zoektocht naar extrasolaire planeten tijdens de cruise naar Hartley 2, Extrasolar Planet Observations and Characterization (EPOCh) genaamd, en de flyby van komeet Hartley 2, genaamd Deep Impact eXtended Investigation (DIXI).
Bron: NASA
