«Хаббл» использовал Луну как зеркало для изучения атмосферы Земли
Необычный эксперимент с космическим телескопом «Хаббл» был проведен во время полного лунного затмения в январе 2019 года. Ученые опубликовали результаты исследования, которое показало, какие сигнатуры в ультрафиолетовом диапазоне следует искать в атмосферах экзопланет, чтобы точнее определить, могут ли они быть обитаемыми.
Ранее проводились многочисленные наземные наблюдения такого рода. Но впервые лунное затмение исследовалось в ультрафиолетовом диапазоне с помощью космического телескопа. «Хаббл» смог обнаружить сильную сигнатуру озона, который поглощает часть солнечного излучения, проходящего через атмосферу Земли.
«Обнаружение озона важно, потому что это фотохимический побочный продукт молекулярного кислорода, который сам по себе является побочным продуктом жизни, - сказала ведущий автор исследования Эллисон Янгблад из Лаборатории атмосферной и космической физики в Боулдере. – Одна из основных целей NASA – определить планеты, на которых могла бы существовать жизнь. Но как мы узнаем, обитаема ли планета, лишь взглянув на нее? Как она должна выглядеть, если мы будем использовать доступные нам методы определения характеристик атмосфер экзопланет? Поэтому так важно разработать модели спектра атмосферы Земли как шаблон для категоризации атмосфер экзопланет. Но понадобятся и другие спектральные сигнатуры в дополнение к озону, чтобы сделать вывод об обитаемости планеты. И эти сигнатуры проявляются не только в ультрафиолете».
Во время эксперимента «Хаббл» был нацелен постоянно на один небольшой участок Луны, на которую падала тень от Земли, точнее полутень, поскольку «Хаббл» видел солнечное излучение, которое проходит через атмосферу Земли во время затмения, попадает на поверхность Луны и отражается от нее, фиксируясь ультрафиолетовой камерой телескопа. Параллельно наблюдения проводились наземными телескопами, но в других длинах волн. Так были получены спектральные следы, характерные для атмосферы Земли. За «отпечаток» озона отвечал «Хаббл».
В будущем этот отпечаток можно будет сравнивать с теми спектральными следами, которые в атмосферах экзопланет увидят более совершенные телескопы, чем «Хаббл». Такие наблюдения можно проводить во время транзитов экзопланет по дискам их звезд – необходимо только рассмотреть ту часть спектра, которая проходит через атмосферу планеты, просвечиваемую излучением звезды. И это даст определенные намеки на то, может ли та или иная экзопланета содержать жизнь. При этом необходимо учитывать и ряд других факторов, фиксировать комбинацию биосигнатур.
«Астрономы должны также учитывать стадию развития планеты, - отмечает Джада Арни из Центра космических полетов имени Годдарда. – Если вы хотите обнаружить кислород или озон на планете, которая подобна ранней Земле, когда в нашей атмосфере было мало этих газов, то спектральных отпечатков в оптическом и инфракрасном диапазоне будет мало. Мы думаем, что Земля имела низкую концентрацию озона до середины протерозойского геологического периода, пока фотосинтез не привел к накоплению кислорода и озона до нынешнего уровня. Но ультрафиолетовая сигнатура озона очень сильна. Поэтому даже небольшое его количество может быть обнаружено. Так что ультрафиолетовая спектрометрия может быть оптимальной для поиска экзопланет с озоном».
