Kunnen telescopen van de volgende generatie zien dat de aarde leven heeft?

Terwijl de aarde veel energie van de zon absorbeert, wordt een groot deel ervan terug de ruimte in gereflecteerd. Het zonlicht dat door de aarde wordt weerkaatst, wordt zonneschijn genoemd. We kunnen het zien op het donkere deel van de maan tijdens de wassende maan. The Farmer’s Almanac zei dat het heette “De nieuwe maan staat in de armen van de oude maan.”

De helderheid van de aarde is een voorbeeld van planetaire schittering, en als we naar het licht van verre exoplaneten kijken, kijken we rechtstreeks naar de helderheid van de planeten zonder op een ander object te stuiteren.

Als verre astronomen de helderheid van de aarde zien zoals wij de schittering van exoplaneten zien, vertelt het licht hen dan dat onze planeet wemelt van het leven?

De komende jaren zal een aantal geavanceerde telescopen online worden gebracht. Samen met de JWST zullen ze ons het soort beelden geven waar wetenschappers al decennia reikhalzend naar uitkijken. Bedankt aarde Europese zeer grote telescoop En Gigantische Magellan-telescoopEn de volgende Minnaar ruimtetelescoop, zullen we het tijdperk van live in beeld gebrachte exoplaneten binnengaan. Wetenschappers moeten zich voorbereiden op al deze waarnemingen en gegevens om ze te kunnen interpreteren.

Met deze toekomstige telescopen kunnen astronomen steeds meer aardachtige exoplaneten karakteriseren, hopen we. Maar de enige manier waarop onze beschrijvingen van deze planeten nauwkeurig kunnen zijn, is als onze modellen nauwkeurig zijn. Aangezien de aarde de enige planeet is waarvan we weten dat er leven is en de enige bewoonbare planeet met bekende kenmerken, is dit onze enige testcase en de enige bron voor astronomen om hun modellen te valideren.

Dit is waar Earthshine binnenkomt.

In een nieuw artikel onderzoekt een team van onderzoekers hoe de straling van de aarde kan worden gebruikt om nauwkeurige modellen van planetaire stralen te bouwen. de krant “Polariserende kenmerken van een bewoonbare wereld: vergelijking van exoplaneetmodellen met de zichtbare en nabij-infrarode helderheidsspectra van de aarde.. De hoofdauteur is Kenneth Gordon, een afgestudeerde student in de Planetary Science Group aan de University of Central Florida.Het artikel is geaccepteerd in The Astrophysical Journal.

We ontdekken steeds meer rotsachtige planeten in potentieel bewoonbare zones rond exoplaneten. Maar om beter te begrijpen of ze bewoonbaar zijn, moeten we hun oppervlakken beschrijven. Astronomen hebben beperkte middelen om dit te doen, vaak door het licht van planeten te bestuderen wanneer ze voor hun ster passeren of door de flux rechtstreeks van de planeet te detecteren.

Deze methoden werken voor grote gasvormige planeten. Maar het is moeilijk op rotsachtige planeten, en rotsachtige planeten zijn waar we om geven. Grote gasvormige planeten hebben gezwollen atmosferen die spectrale studie gemakkelijker maken. En ze zenden of reflecteren meer licht vanwege hun grootte, waardoor ze een hogere flux hebben bij directe beeldvorming. Maar rotsachtige planeten hebben veel kleinere atmosferen, waardoor ze moeilijker te bestuderen zijn met behulp van spectroscopie. Omdat ze kleiner zijn, is hun stroom ook lager, waardoor ze moeilijker direct te schieten zijn.

Naarmate onze telescopen krachtiger worden, zullen ze enkele van deze hindernissen overwinnen om rotsachtige exoplaneten te karakteriseren. Dit nieuwe artikel maakt deel uit van hoe de astronomiegemeenschap zich voorbereidt.

In hun artikel wijzen de auteurs erop hoe de krachtige theorie van de gemeenschappelijke aarde haar pogingen om aardachtige exoplaneten volledig te karakteriseren, heeft belemmerd. Het karakteriseren van de atmosferen van deze planeten rond koude dwergsterren vereist lange observatieperioden. In een eerder artikel toonde een apart team van onderzoekers aan dat JWST meer dan 60 transits van een van de bekende TRAPPIST-1 rotsachtige exoplaneten zou moeten volgen om aardachtige ozonniveaus te detecteren.

Met behulp van JWST’s Near Infrared Spectrometer (NIRSpec) en Medium Infrared Instrument (MIRI) ontdekten ze dat >60 transits voor 1b en >30 transits voor 1c en 1d nodig zouden zijn om de huidige aarde te detecteren.
ozon (O3) -niveaus op deze planeten, “schrijven de auteurs. Dit is een aanzienlijke tijdsbesteding aan monitoring.

JWST zal ook worstelen met wat astronomen verval noemen. “…een aantal afwijkingen zullen nog steeds aanwezig zijn in karakteriseringen van bewoonbare werelden door JWST, zoals het onderscheid tussen optische dikte en deeltjesgrootteverdelingen van wolken”, schreven ze.

De onderzoekers richten zich in hun werk op het meten van polarisatie. Kortom, polarimetrie is de meting van gepolariseerd licht dat op de een of andere manier is beïnvloed door de materialen waar het doorheen gaat, dat erdoor wordt gereflecteerd, gebroken of afgebogen. Polarimetrie is ook de interpretatie van metingen.

Het meten van polarisatie zou de sleutel kunnen zijn om het ijs te breken tussen onze geavanceerde telescopen en de kleine, rotsachtige planeten die we willen bestuderen. Het kan ook de benodigde monitoringtijd verkorten. “Polarimetrie is een krachtige techniek die het potentieel heeft om deze aberraties te doorbreken, omdat het fysieke aspecten van licht evalueert die niet worden gemeten in andere fotometrie dan polarisatie of spectroscopie.”

De polarimetrie is krachtig omdat het erg gevoelig is voor de eigenschappen van de atmosfeer van de exoplaneet. Het is effectief gebleken bij het bestuderen van ons zonnestelsel, inclusief Venus, dat omgeven is door wolken. “Polarisatiemetingen hebben geholpen bij het karakteriseren van objecten in het zonnestelsel, waaronder de wolken van Venus en gasreuzenplaneten, evenals de verschillende ijzige omstandigheden van de Galilese manen”, leggen de auteurs uit. Polarimetrie is zo effectief geweest bij het bestuderen van Venus dat sommigen het willen Polaire radar constructie Om de planeet volledig te bestuderen.

Het probleem is dat astronomen geen nauwkeurige polaire modellen van exoplaneten hebben om hen te helpen begrijpen wat ze zien als ze planeten met polaire polen bestuderen. Er bestaan ​​wel modellen, maar ze moeten worden getest en gevalideerd aan de hand van echte planeten, en daar komt de aarde om de hoek kijken. “Tot op heden is de aarde de enige bekende en waargenomen ‘aarde-achtige’ planeet en dient dus als criterium voor het afleiden van biosignaturen van het leven zoals we dat nu kennen”, zeggen de auteurs.

Volgens de onderzoekers is het oplichten van de aarde hier de sleutel toe. “Studies van lichtstroom en nabij-infrarood (NIR) spectra onthullen biodiagnostische kenmerken van de aarde, waaronder Rode randvegetatie (VRE), oceaanglans en spectrale kenmerken van atmosferische zuurstof en wateroxide. Ook uit ander onderzoek is gebleken welke polarimetrie een effectieve bijdrage kan leveren aan deze waarnemingen.

Licht dat van de aarde weerkaatst, is gepolariseerd, maar nadat het van de maan is teruggekaatst, wordt het ongepolariseerd. De auteurs hebben dit gecorrigeerd in hun werk. Ze bestudeerden vijf verschillende soorten planetaire oppervlakken onder een heldere hemel en een bewolkte hemel. Ze bestudeerden ook verschillende soorten wolken met verschillende deeltjesgroottes.

Het belangrijkste punt van de studie was om twee verschillende bestaande modellen te vergelijken die astronomen kunnen gebruiken om polarimetrie te interpreteren en hun nauwkeurigheid te meten. De ene heet DAP en de andere heet VSTAR. Het team gebruikte beide om hun polarimetriegegevens te interpreteren en vervolgens te vergelijken.

Dit type onderzoek laat zien hoeveel werk er in een wetenschappelijke onderneming zit. Hoewel titels in de astronomie de dingen misschien eenvoudig doen lijken, zijn ze complex. Er komt veel meer bij kijken dan alleen krachtige telescopen op verre objecten richten en dan naar de beelden kijken. Er is tientallen jaren een toegewijde inspanning van duizenden mensen voor nodig om astronomie te laten werken. Er staat veel op het spel, en als een team van astronomen op een dag zegt: “Het is ons gelukt! We hebben een planeet met leven ontdekt!” Dat zou zijn omdat zo gedetailleerd en complex werk als dit niet veel krantenkoppen oplevert.

meer: