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EXTRASOLARE PLANETEN
Ein Fingerabdruck der Erde
von Stefan Deiters
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2. September 2019

Aus den Daten eines Satelliten, der durch gezielte Messungen Informationen über die Erdatmosphäre liefern sollte, haben Astronomen nun einen Fingerabdruck der Erde rekonstruiert. Er zeigt, was Forscher auf einem extrasolaren Planeten bei einem Transit der Erde vor der Sonne beobachten würden. Dies könnte auch bei der Suche nach anderen, potentiell lebensfreundlichen Planeten helfen.

Erdähnliche Planeten

Wie findet man erdähnliche Planeten im All? Ein neuer "Fingerabdruck" der Erde könnte nun helfen, diese Frage zu beantworten. Bild: NASA, ESA und G. Bacon (STScI) [Großansicht]

Mit dem im Jahr 2003 gestarteten kanadischen Satelliten SciSat1 wurden Daten über die Erdatmosphäre und das Ozonloch über der Arktis gesammelt. Dabei analysierte man das Sonnenlicht, das durch die Erdatmosphäre in die Instrumente an Bord von SciSat1 fiel - ein Verfahren, das grundsätzlich ähnliche Informationen liefert, wie die Analyse des Lichts eines fernen Sterns, das durch die Atmosphäre eines Planeten fällt, dessen Transit wir gerade beobachten.

Evelyn Macdonald und ihr Betreuer Professor Nicolas Cowan von der McGill University im kanadischen Montreal haben daher diese Informationen von SciSat1 genutzt, um einen "Fingerabdruck" der Erdatmosphäre zu erstellen. Diesen könnten auch Astronominnen und Astronomen auf einem extrasolaren Planeten beobachten, wenn sie zufällig sehen können, wie die Erde vor unserer Sonne vorüberzieht. Der Fingerabdruck liefert Informationen über das Vorhandensein wichtiger Moleküle - im Falle der Erde etwa das gleichzeitige Auftreten von Ozon und Methan, das es nach Ansicht von Forschern nur dann geben kann, wenn es eine organische Quelle dieser Stoffe auf einem Planeten gibt. Man nennt diese speziellen Hinweise im "Fingerabdruck" eines Planeten auch "Biosignaturen".

"Eine Handvoll Wissenschaftler haben schon versucht, ein Transitspektrum der Erde zu simulieren", so Cowan, "aber dies ist das erste empirische Infrarot-Transitspektrum der Erde. Es ist also genau das, was außerirdische Astronomen sehen würden, wenn sie einen Transit der Erde beobachten".

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Fast alle extrasolaren Planeten, die man bis heute entdeckt hat, lassen sich nur indirekt nachweisen. Ein tatsächliches Bild der fernen Welt ist also nicht zu bekommen. Ein solches wäre aber für spektroskopische Untersuchungen nötig, die dann mehr über die Zusammensetzung der Atmosphäre verraten und auch Hinweise auf mögliches Leben liefern könnten.

Beobachtet man aber den Transit eines Planeten vor seinem Stern, gibt es eine Chance, ein solches Spektrum aufzunehmen: Zwar sieht man auch hier nicht den Planeten selbst, sondern verfolgt nur, wie er das Licht seines Muttersterns geringfügig verdunkelt, doch fällt während des Transits das Licht des Sterns auf dem Weg zur Erde auch durch die Atmosphäre des Planeten. Eine sorgfältige Analyse des Lichts kann also ein Spektrum der fernen Planetenatmosphäre liefern.

Die Idee für die jetzt vorgelegte Studie entstand auf einem Treffen am McGill Space Institute, bei dem Cowan erläutert hatte, wie man während eines Transits eines extrasolaren Planeten Spektren von dessen Atmosphäre aufnimmt. Ein anderer Teilnehmer wies dann darauf hin, dass dieses Verfahren der Methode gleicht, mit der auch SciSat1 Messungen durchführt.

Mit künftigen Teleskopen, wie etwa dem Hubble-Nachfolger James Webb Space Telescope, werden noch detailliertere Messungen möglich sein. Macdonald und Cowan haben daher simuliert, was James Webb von einer erdähnlichen Atmosphäre etwa eines Planeten im rund 40 Lichtjahre entfernten TRAPPIST-1-System sehen würde. Das Teleskop sollte auf jeden Fall in der Lage sein, Kohlendioxid und Wasser in der Atmosphäre nachzuweisen und - bei ausreichender Beobachtungszeit - auch Biosignaturen wie Methan und Ozon.

Der neue Fingerabdruck der Erde könnte also ein hilfreiches Werkzeug sein, um nach potentiell bewohnten Planeten Ausschau zu halten, da er den Forschern verrät, nach was genau man suchen muss. Die Studie wurde nun in der Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht.

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siehe auch
Astrobiologie: Wie findet man Leben im All? - 29. Juni 2018
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Extrasolare Planeten: Die möglichen Farben ferner Welten - 17. März 2015
Venus Express: Venussonde sucht nach Leben - auf der Erde - 13. Oktober 2008
Ferne Welten - die astronews.com Berichterstattung über die Suche nach extrasolaren Planeten
Links im WWW
Fachartikel in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
McGill University
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