Подобно исследованиям отдаленных экзопланет, астрономам удалось зарегистрировать солнечный свет, пробивающийся сквозь земную атмосферу. Во время необычного лунного затмения Большой бинокулярный телескоп наблюдал свет, отфильтрованный земной атмосферой и отраженный Луной, в уникальных деталях. В дополнение к кислороду и воде, впервые в нашей атмосфере были обнаружены атомные спектральные линии натрия, кальция и калия. Результаты наблюдений приняты к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics.
Когда экзопланета проходит перед родительской звездой, астрономы могут регистрировать не только уменьшение яркости звездного света, но и ту его часть, что проникает сквозь атмосферу планеты. Этот крошечный сигнал содержит отпечаток химической и физической сигнатуры далекого мира и предоставляет возможность измерения его атмосферных составляющих. В астрофизике этот метод называется трансмиссионной спектроскопией и является относительно молодой техникой, которая быстро развивается.
«Пока что метод применим только к газообразным горячим юпитерам, но мы куда больше заинтересованы в планетах, похожих на Землю. Пора разобраться, какие молекулярные сигнатуры мы можем обнаружить в «экзоспектре» нашей Земли и что из этого можно интерпретировать как намек на присутствие жизни. Полное лунное затмение, которое является полным солнечным затмением, если смотреть на Землю с поверхности ее спутника, является ничем иным, как транзитом нашей планеты, и дает нам шанс на косвенное наблюдение», – объясняет Клаус Страсмайер из Института астрофизики им. Лейбница в Потсдаме (Германия), ведущий автор исследования.
Художественное представление тразита Земли по диску Солнца при наблюдении с поверхности Луны. Credit: AIP/Strassmeier/Fohlmeister
Атмосфера Земли содержит много побочных продуктов биологической активности, таких как кислород и озон в сочетании с водяным паром, метаном и углекислым газом. Эти биогенные молекулы представляют привлекательные узкие молекулярные полосы на оптических и ближних инфракрасных длинах волн в спектрах атмосфер других планет. Взяв Землю в качестве прототипа обитаемой планеты, ученые получили возможность проверить наличие биогенных и связанных с ними химических элементов с помощью тех же методов, что используются для наблюдения экзопланет. Таким образом, солнечный свет, прошедший атмосферу Земли и отраженный от Луны, является идеальной проверкой техники перед исследованием землеподобных экзопланет с чрезвычайно большими телескопами будущих поколений.
Январь 2019 года подарил нам полное лунное затмение. В этот момент Луна потускнела в 20 000 раз, что позволило Большому бинокулярному телескопу в Аризоне (США) собрать свет, отраженный от ее поверхности, а высокое спектральное разрешение постдамского спектрографа PEPSI помогло астрономам отделить крошечные спектральные линии следов земной атмосферы от нормального солнечного спектра.
«Взгляд на Землю как на экзопланету благодаря полному лунному затмению привел к обнаружению натрия, кальция и калия в ее атмосфере. В результате исследования мы получили важные подсказки о том, как может выглядеть действительно обитаемая планета», – подвели итог авторы исследования
