Die Erde als Exoplanet

12. August 2020

Gibt es eine zweite Erde? Das ist wohl die interessanteste Fragen in der Exoplanetenforschung.  Aber wie sähe denn eine zweite Erde für einen fernen Beobachter aus? Wenn ein mögliche zweite Erde mit der Transit- und Radialgeschwindigkeitsmethode beobachten worden wäre, dann könnte man ihren Radius und ihre Masse bestimmen. Aber das wäre ja nicht genug, um herauszubekommen, ob es Leben gibt, wie wir es kennen. Was kann man bei einem weit entfernten Planeten messen, um auf eine Vegetation wie auf der Erde zu schließen?

Das ist gar nicht so einfach zu beantworten. Wir kennen unsere Erde zwar sehr genau durch Beobachtungen von außen, durch Satelliten, aber dabei geht es um möglichst präzise Ausschnitte, z. B. Wetter oder Vegetation. Selbst die Satelliten in der geostationären Umlaufbahn von rund 36.000 km  "sehen" die Erde nicht als komplette Kugel mit allgemeinen Eigenschaften. Wieviel Licht reflektiert die gesamte Erde und wie verändert sich Polarisation im Laufe der Zeit? Kann man diese globale Eigenschaften messen, wenn man die Erde nur noch auf einem Pixel einer Kamera abbilden kann?

Foto der Erde als 'Pale blue dot', aufgenommen von der Voyager1-Sonde, am 14. Februar 1990, Entfernung: 6,4 Milliarden Kilometern (Quelle: JPL, NASA)

In dieser Woche sind mehrere Artikel zur Veröffentlichungen eingereicht worden, die sich mit der Erde als Archetyp eines Exoplaneten beschäftigen.

Ein Artikel mit unserem Kollegen Antonio García Munoz als Ko-Autor bezieht sich auf Daten, die das Hubble-Weltraumteleskop während der totalen Mondfinsternis am 21. Januar 2019 aufgenommen hat. Wenn sich der Mond im Halbschatten der Erde befindet, reflektiert er das Sonnenlicht, das durch die Erdatmosphäre getreten ist und von ihr gestreut wurde. Die Messung im nahen Ultravioletten zeigt charakteristische Linien von Ozon. Diese Geometrie entspricht dem eines Exoplaneten-Transits und das ist auch die Idee dahinter. Diese Messung hilft künftige Missionen zu planen: was sind die wichtigsten Moleküle, die wir nachweisen können? Welcher Wellenlängenbereich ist geeignet?

Mehr dazu in dem Artikel "The Hubble Space Telescope's near-UV and optical transmission spectrum of Earth as an exoplanet" von A. Youngblood, G. N. Arney, A. Garcio Munoz, J. T. Stocke, K. France and A. Roberge

 

Ein zweiter Artikel ist ein Plädoyer für eine Beobachtungsstation auf dem Mond. Das geplante LOUPE-Instrument soll ein Mikro-Linsen-Array umfassen, in dem die Erde in verschiedenen Wellenlängen und bei veschiedenen Polarisationen gleichzeitig auf jeweils einem Pixel abgebildet wird. Teleskope auf dem Mond wurden schon öfter vorgeschlagen, allerdings auf der erdabgewandten Seite, weil nur von dort eine wirklich ungehinderte Sicht auf die Sterne möglich wäre. Da es bei LOUPE um die Erde geht, müssste es auf der erdzugewandten Seite stehen.

Mehr dazu in dem Artikel "LOUPE:Observing Earth from the Moon to prepare for detecting lif on Earth-like exoplanets" von D. Klindzic et al.

 

Neuigkeiten - Archiv

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	Ein verhinderter Gasriese? 1. Juli 2020: Der Transit-Planet wurde durch die TESS-Mission entdeckt und dann u. a. mit NGTS in Chile nachbeobachtet, um den Radius und die Position genauer zu bestimmen. TOI-849 scheint der Kern eines Gasriesen zu sein, der es entweder nicht geschafft hat eine Gashülle anzusammeln oder der seine Hülle verloren hat.
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	Was die obere Atmosphäre über einen Planeten sagen kann 23. Juni 2020: Auch was man nicht nachweisen kann, kann weiterhelfen. Die Auswertung von Spektralmessungen während eines Planetentransits mit Hubble zeigt: keine Wasserstoff in der oberen Atmopshäre des Planeten pi Mensae c.
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	So wie die Sonne? 5. Juni 2020: Um extrasolare Planeten zu finden, auf denen sich Leben entwickelt haben könnte, liegt es nahe bei Sternen zu suchen, die unserer Sonne ähnlich sind. Aber was heißt das?
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	PLATO in Farbe 24. April 2020: Zwei der 26 PLATO-Teleskope können Transitereignisse im roten und im blauen Licht beobachten. Damit kann man etwas über die Atmospäre und das Albedo eines Planeten herausbekommen. Wie? Das zeigt eine Veröffentlichung von Grenfell et al in der Fachzeitschrift Experimental Astronomy.
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	CHEOPS bereit für die Wissenschaft 16. April 2020: Nach fast drei Monaten mit vielfältigen Tests und trotz der Wirren in der Coronavirus-Krise kann der Satellit jetzt mit den wissenschaftlichen Beobachtungen beginnen. Die erste Transitmessung eines bekannten Exoplaneten zeigt die hervorragende Qualität der Daten.
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	Atmosphäre unter Beschuss 5. März 2020: Etwa 4 Lichtjahren entfernt liegt unser nächster Nachbarstern, der einen Planeten hat, Proxima Centauri b. Immer wieder wird die Lebensfreundlichkeit dieses Planet diskutiert. Allerdings erlauben die enormen Strahlungsausbrüche dieses roten Zwergsterns kaum Leben, wie wir es kennen.
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	Der rasende Gigant: NGTS-10b 25. Feb. 2020: In seiner Klasse, der der heißen Jupiter, ist er der Raser: NGTS-10b benötigt nur 18 Stunden um seinen Stern zu umkreisen. Das ist für einen Riesenplanet aber ganz scharf an der Grenze, bevor von den Gezeitenkräften zerrissen würde.
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	Erstes Bild von CHEOPS 30. Januar 2020: CHEOPS wird in Betrieb genommen: das erste astronomische Bild zeigt, dass das Instrument wie erwartet funktioniert.
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	CHEOPS öffnet sein Auge 29. Januar 2020: Der Schutzdeckel der das Teleskop beim Start geschützt hat ist jetzt geöffnet und arretiert worden.
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Dr.rer.nat. Ruth Titz-Weider German Aerospace Center Institute of Planetary Research, Extrasolar Planets and Atmospheres Berlin Tel.: +49 30 67055-185