El sol visto desde el cráter Tycho en la luna durante un eclipse lunar total en la Tierra. Cuando el sol se pone detrás del Pacífico norte, su disco desaparece completamente detrás de la Tierra. Crédito:AIP / Strassmeier / Fohlmeister
Los astrónomos han logrado registrar la luz del sol brillando a través de la atmósfera de la Tierra de una manera similar al estudio de exoplanetas distantes. Durante la extraordinaria ocasión de un eclipse lunar, el Gran Telescopio Binocular observó la luz que fue filtrada por la atmósfera terrestre y reflejada por la luna con un detalle único. Además de oxígeno y agua, líneas espectrales atómicas de sodio, El calcio y el potasio se detectaron en nuestra atmósfera de esta manera por primera vez.
Cuando un exoplaneta transita frente a su estrella anfitriona, los astrónomos pueden registrar tanto la atenuación de la luz de las estrellas que bloquea el planeta como la luz de las estrellas que brilla a través de la atmósfera del planeta. Si bien es solo una pequeña señal, contiene la huella de la firma química y física del planeta y proporciona la posibilidad principal de medir los componentes atmosféricos del planeta. En astrofísica, esta técnica se llama espectroscopia de transmisión, y es una técnica relativamente joven en auge desde que se detectaron muchos tránsitos de exoplanetas desde el espacio. "Tiempo, hasta aquí, solo aplicable a Júpiter de gran tamaño, que son planetas de gran tamaño como Júpiter que orbitan cerca de su estrella anfitriona, estamos más interesados en planetas similares a la Tierra y si podríamos detectar firmas moleculares más complejas en un espectro de transmisión exo-Tierra, posiblemente incluso insinuando vida, "explica Klaus Strassmeier del Instituto Leibniz de Astrofísica en Potsdam (AIP), el autor principal del estudio ahora publicado. "Si bien aún no es factible para ningún tránsito de exoplanetas similar a la Tierra, un eclipse lunar total, que es un eclipse solar total cuando se ve desde nuestra propia luna, no es más que un tránsito de nuestra propia Tierra, e indirectamente observable ".
La luz del sol que atraviesa la atmósfera de la Tierra antes de llegar a la luna y se refleja en la Tierra se llama Earthshine. La atmósfera de la Tierra contiene muchos subproductos de la actividad biológica, como el oxígeno y el ozono en asociación con el vapor de agua, metano y dióxido de carbono. Estas moléculas biogénicas presentan bandas moleculares estrechas y atractivas en longitudes de onda ópticas y del infrarrojo cercano para su detección en atmósferas de otros planetas. Tomando la Tierra como prototipo de planeta habitable, Las observaciones de la luz de la Tierra brindan la posibilidad de verificar la presencia de elementos químicos biogénicos y relacionados con las mismas técnicas que de otro modo se están utilizando para observar estrellas con planetas súper Júpiter. Earthshine es, por tanto, un caso de prueba ideal para futuras detecciones exo-terrestres con la nueva generación de telescopios extremadamente grandes.
Espectros instantáneos de absorción de vapor de agua y oxígeno molecular terrestre. La intensidad se representa en función de la longitud de onda en Angstroem. El tiempo aumenta de abajo hacia arriba como se indica en UT hh:mm:ss. Inmediatamente notable es el aumento dramático de la absorción de O2 y H2O durante el eclipse (cuatro espectros centrales) con respecto al eclipse exterior (otros espectros). Las moléculas de oxígeno crean la llamada banda A a 7600 Å, El H2O se ve como miríadas de líneas de absorción individuales en el rango de 7850–9100 Å. Crédito:AIP / Strassmeier
Observación detallada de las longitudes de onda alrededor de la línea de potasio a 7699 Å. El tiempo aumenta de abajo hacia arriba y nuevamente se indica como UT. El espectro inferior es un espectro de comparación de la luna llena fuera del eclipse. El color rojo denota tiempos de totalidad, tiempos negros de parcialidad, y azul de eclipse. Tenga en cuenta que las líneas espectrales que flanquean la línea de potasio son de dos absorciones de vapor de agua terrestre. Crédito:AIP / Strassmeier
Enero de 2019 presentó un eclipse lunar total. La luna se atenuó por un factor de 20, 000 durante la totalidad, razón por la cual la capacidad de captación de luz del Gran Telescopio Binocular (LBT) de 11,8 m en Arizona fue necesaria para las observaciones. Adicionalmente, La alta resolución espectral del Instrumento Polarimétrico y Espectroscópico Potsdam Echelle (PEPSI) fue necesaria para separar las esperadas pequeñas absorciones espectrales de la atmósfera de la Tierra del espectro solar normal con una resolución espectral sin precedentes y en luz polarizada.
"PEPSI ya ha hecho contribuciones significativas al estudio de exoplanetas a través de la observación de su tránsito frente a su sol, "añade Christian Veillet, Director del Observatorio LBT. "Mirando la Tierra como un exoplaneta gracias a un eclipse lunar total muy adecuado para la ubicación de LBT en Arizona, y añadiendo polarimetría a la exquisita resolución del espectrógrafo PEPSI, resultó en la detección de sodio, calcio, y potasio en la atmósfera terrestre ".
