In de afgelopen tien jaar is de belangstelling voor en het onderzoek naar planeten buiten het zonnestelsel of exoplaneten sterk toegenomen.
Gedurende deze tijd werden de meeste van de 4.000 exoplaneten die we vandaag kennen ontdekt. Het was tijdens deze periode dat het proces geleidelijk begon te bewegen van de ontdekkingsfase naar de leerfase. Bovendien zullen instrumenten van de volgende generatie de komende decennia onderzoek mogelijk maken dat nauwkeurige informatie zal opleveren over de oppervlaktestructuur en atmosfeer van exoplaneten.
Natuurlijk rijst hier de vraag: wat zouden meer geavanceerde beschavingen zien als ze onze planeet bestudeerden? Met behulp van de multi-band stralingsgegevens van de aarde kon een team van wetenschappers van het California Institute of Technology een kaart maken die een idee geeft van hoe de aarde eruit zou kunnen zien voor verre waarnemers van buiten het zonnestelsel. Naast het bevredigen van eenvoudige wetenschappelijke nieuwsgierigheid, kan deze studie astronomen in de toekomst ook helpen om de oppervlaktekenmerken van "aardachtige planeten" die geschikt zijn voor leven te reconstrueren.
Het onderzoekspaper, dat de bevindingen van de groep beschrijft, is gepubliceerd in de Astrophysical Journal Letters getiteld Earth as an Exoplanet: A 2D Map for Aliens. Het onderzoeksteam, geleid door Siteng Phan, omvatte ook verschillende wetenschappers van het Department of Geological and Planetary Sciences (GPS) van het California Institute of Technology en het Jet Propulsion Laboratory van NASA.
Bij het zoeken naar potentieel bewoonbare planeten buiten het zonnestelsel, worden wetenschappers tegenwoordig gedwongen om een indirecte methode te gebruiken. Aangezien de meeste exoplaneten niet rechtstreeks kunnen worden onderzocht, dat wil zeggen om een direct beeld te krijgen om de samenstelling van hun atmosfeer of oppervlaktekenmerken te achterhalen, moeten wetenschappers tevreden zijn met indicatoren waarmee men kan beoordelen in hoeverre een planeet op de aarde lijkt.
Zoals Siteng Fan tegen Universe Today vertelde, is dit te wijten aan veel van de beperkingen waarmee astronomen die exoplaneten verkennen momenteel te maken hebben.
Promotie video:
“Ten eerste geeft het huidige exoplanetenonderzoek nog geen duidelijk beeld van de minimale eisen waaraan een planeet moet voldoen die geschikt is voor menselijk leven. Er zijn bepaalde criteria, maar we weten niet zeker of ze voldoende of noodzakelijk zijn. Ten tweede kunnen moderne observatiemethoden, zelfs met deze criteria, niet effectief genoeg worden genoemd om de potentiële geschiktheid voor leven te bevestigen, vooral als het gaat om exoplaneten zoals de aarde, vanwege de moeilijkheid om ze te detecteren."
Op basis van het feit dat de aarde de enige planeet is die in staat is om leven te ondersteunen, heeft een team van wetenschappers de hypothese dat observaties op afstand van de aarde de informatie kunnen opleveren die nodig is om bewoonbare planeten te detecteren. "De aarde is de enige planeet waarvan we weten dat er leven is", zei Fan. "Door te onderzoeken wat het kan worden gezien door waarnemers vanaf een ver punt in het universum, krijgen we richting en begeleiding bij onze zoektocht naar potentieel bewoonbare exoplaneten."
Een van de belangrijkste elementen van het klimaat op aarde, dat cruciaal is voor al het leven op het oppervlak, is de driefasige waterkringloop. We hebben het over de aanwezigheid van waterdamp in de atmosfeer, wolken, die ophopingen zijn van gecondenseerd water en ijs, evenals waterlichamen op het oppervlak van de planeet.
Ze kunnen dus worden gezien als mogelijke tekenen van geschiktheid voor het leven, of zelfs als tekenen van het bestaan ervan, die op grote afstand kunnen worden waargenomen. Hieruit volgt dat het vermogen om de oppervlaktestructuur en de aanwezigheid van wolken op exoplaneten te identificeren een essentiële vereiste is waaraan door onderzoek moet worden voldaan om hun potentiële bewoonbaarheid vast te stellen.
Om te bepalen hoe de aarde eruit zou zien voor verre waarnemers, hebben wetenschappers ongeveer 10.000 afbeeldingen verzameld die zijn gemaakt door NASA's Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) -satelliet. De foto's werden genomen over een periode van twee jaar (2016-2017), gemiddeld elke 68-110 minuten. Ze waren in staat om licht op te vangen dat werd weerkaatst door de atmosfeer van de aarde in verschillende golflengten.
Phan en zijn collega's combineerden vervolgens de beelden om een 10-punts reflectiespectrum te vormen, dat vervolgens werd geïntegreerd met de aardschijf. Het resulterende beeld komt overeen met hoe de aarde eruit zou kunnen zien voor een waarnemer op vele lichtjaren afstand als hij de aarde gedurende een periode van twee jaar zou bestuderen.
Na analyse van de verkregen curven en vergelijking met de originele afbeeldingen, ontdekten de wetenschappers welke parameters van deze curven overeenkomen met het aardoppervlak en de bewolking. Vervolgens selecteerden ze die indicatoren die het nauwst verband houden met land en pasten ze aan om rekening te houden met de 24-uursomzet van de aarde. Het resultaat was een contourkaart, weergegeven in de figuur, die ongeveer overeenkomt met het zicht op de aarde vanaf een afstand van enkele lichtjaren.
De zwarte lijnen vertegenwoordigen oppervlaktekenmerken en komen ongeveer overeen met de kustlijn van de belangrijkste continenten. De groene zones vertegenwoordigen ruwweg de posities van Afrika (midden), Azië (rechtsboven), Amerika (links) en Antarctica (onder). Wat tussen hen ligt, vertegenwoordigt de oceanen van de wereld, waar ondieper gebieden rood zijn gemarkeerd en diepere gebieden blauw.
Een dergelijke visualisatie, toegepast op de lichtkrommen van verre planeten, kan astronomen in staat stellen te beoordelen of de exoplaneet oceanen, wolken en ijskappen heeft, dat wil zeggen, alles te weten komen wat nodig is om het als potentieel bewoonbaar te herkennen.
Siteng Phan concludeerde: “De analyse van de lichtcurves in dit werk is belangrijk bij het bepalen van de geologische kenmerken en klimatologische systemen op de exoplaneet. We ontdekten dat veranderingen in de lichtcurve van de aarde voornamelijk worden veroorzaakt door wolken en de grens tussen land en oceaan. Beide factoren zijn cruciaal voor de mogelijkheid van leven op aarde. Dus exoplaneten zoals de aarde, die zulke kenmerken hebben, zijn waarschijnlijk bewoonbaar."
In de nabije toekomst zullen instrumenten van de volgende generatie, zoals de James Webb Space Telescope (JWST), de meest gedetailleerde studies van exoplaneten mogelijk maken. Bovendien wordt verwacht dat instrumenten op de grond die in het komende decennium in dienst zullen worden genomen, zoals de Extremely Large Telescope (ELT), de Thirty Meter Telescope (TMT) en de Giant Magellanic Telescope (GMT), directe verkenning mogelijk zullen maken. kleine rotsachtige planeten in een baan om hun sterren.
Met onderzoek dat helpt bij het bepalen van de oppervlaktestructuur en atmosferische omstandigheden, kunnen astronomen eindelijk met vertrouwen zeggen welke exoplaneten bewoonbaar zijn en welke niet. Met andere woorden, met een beetje geluk is de ontdekking van Earth-2, of, wat dat betreft, zelfs meerdere Earths, misschien niet ver weg.
Igor Abramov
