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MONDFINSTERNIS
Die Erde als Exoplanet
Redaktion / idw / Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam
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4. März 2020

Mondfinsternisse begeistern nicht nur die Öffentlichkeit, sondern können noch immer wichtige wissenschaftliche Ergebnisse liefern und eventuell sogar helfen, Leben auf Planeten jenseits des Sonnensystems nachzuweisen. So wurde während der Mondfinsternis im Januar 2019 durch die Erdatmosphäre scheinendes Sonnenlicht analysiert. Genauso werden Atmosphären von Exoplaneten untersucht.

Sonne - Erde

Künstlerische Darstellung unserer Sonne und der Erde, wie man sie vom Tycho-Krater auf dem Mond aus sehen würde. Bei einer Mondfinsternis verschwindet ihre Scheibe vollständig hinter der Erde. Bild: AIP / Strassmeier / Fohlmeister [Großansicht]

Zieht ein Exoplanet vor seinem Stern vorüber, scheint ein Teil des Sternenlichts durch die Atmosphäre des Planeten. Obwohl der Einfluss des Planeten auf das Sternenlicht nur sehr gering ist, enthält es auch das chemische und physikalische Signal seiner Atmosphäre. Die Messung der atmosphärischen Bestandteile wird in der Astrophysik als Transmissionsspektroskopie bezeichnet. Sie ist eine relativ neue, aber erfolgsversprechende Methode. Bereits eine Vielzahl von Exoplanet-Transiten ließen sich damit nachweisen.

"Die Untersuchungen finden jedoch bisher nur Anwendung bei übergroßen Jupiter-ähnlichen Planeten, die ihren Stern sehr nah umkreisen. Noch mehr sind wir freilich an Transits von erdähnlichen Planeten interessiert und daran, ob wir komplexere molekulare Signaturen, die möglicherweise sogar auf Leben hindeuten, nachweisen können", erklärt Klaus Strassmeier, Direktor am Leibniz-Institut für Astrophysik in Potsdam (AIP). "Eine totale Mondfinsternis, die sich von unserem eigenen Mond aus gesehen als totale Sonnenfinsternis darstellt, ist aber nichts anderes als ein Transit unserer eigenen Erde vor der Sonnenscheibe und indirekt beobachtbar." Das Sonnenlicht, das durch die Erdatmosphäre dringt, bevor es der Mond zurück zur Erde reflektiert, wird als Erdschein bezeichnet.

Die biologische Aktivität auf der Erde hat viele Nebenprodukte wie Sauerstoff und Ozon in Verbindung mit Wasserdampf, Methan und Kohlendioxid. Diese biogenen Moleküle lassen sich in den Atmosphären anderer Planeten bei optischen und nahinfraroten Wellenlängen nachweisen. Erdscheinbeobachtungen erlauben, die Existenz biogener und verwandter chemischer Elemente mit denselben Techniken für einen bewohnbaren Planeten zu überprüfen, die ansonsten zur Beobachtung von Sternen mit sehr großen Planeten verwendet werden. Sie sind somit ein idealer Test für zukünftige Studien entfernter erdähnlicher Planeten mit der neuen Generation extrem großer Teleskope.

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Im Januar 2019 gab es eine totale Mondfinsternis, bei der sich der Mond um das 20.000-fache verdunkelte. Für die Beobachtungen wurde daher die Lichtsammelfähigkeit des Large Binocular Teleskops (LBT) in Arizona benötigt, dessen beide Spiegel kombiniert einem Teleskop mit einem Durchmesser von 11,8 Meter entsprechen. Darüber hinaus war die hohe spektrale Auflösung des Instruments PEPSI (Potsdam Echelle Polarimetric and Spectroscopic Instrument) erforderlich, um den erwarteten Einfluss der Erdatmosphäre vom normalen Sonnenspektrum zu trennen.

"PEPSI hat bereits bedeutende Beiträge zur Untersuchung von Exoplaneten geleistet, indem es deren Transit vor ihrer Sonne beobachtet hat," erklärt Christian Veillet, Direktor des LBT-Observatoriums. "Die Beobachtung der Erde als Exoplanet dank einer totalen Mondfinsternis vom LBT-Standort in Arizona und die Ergänzung von Polarimetrie zur exquisiten Auflösung des PEPSI-Spektrographen führten zum Nachweis von Natrium, Kalzium und Kalium in der Erdatmosphäre."

Über ihre Beobachtungen berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics erscheinen wird.

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Die Erde als Exoplanet. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
Venus Express: Venussonde sucht nach Leben - auf der Erde -13. Oktober 2008
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam
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