O sol visto da cratera Tycho na lua durante um eclipse lunar total na Terra. Quando o sol se põe atrás do norte do Pacífico, seu disco desaparece completamente atrás da Terra. Crédito:AIP / Strassmeier / Fohlmeister
Os astrônomos conseguiram registrar a luz do sol brilhando através da atmosfera da Terra de uma maneira semelhante ao estudo de exoplanetas distantes. Durante a extraordinária ocasião de um eclipse lunar, o Grande Telescópio Binocular observou a luz que foi filtrada pela atmosfera da Terra e refletida pela lua com detalhes únicos. Além de oxigênio e água, linhas espectrais atômicas de sódio, cálcio e potássio foram detectados em nossa atmosfera dessa forma pela primeira vez.
Quando um exoplaneta transita na frente de sua estrela hospedeira, os astrônomos podem ser capazes de registrar o escurecimento da luz das estrelas que o planeta bloqueia e também a luz das estrelas que brilha através da atmosfera do planeta. Embora seja apenas um pequeno sinal, ele contém a impressão da assinatura química e física do planeta e fornece a principal possibilidade de medir os constituintes atmosféricos do planeta. Na astrofísica, esta técnica é chamada de espectroscopia de transmissão, e é uma técnica relativamente jovem em expansão, já que muitos trânsitos de exoplanetas foram detectados do espaço. "Enquanto, até aqui, aplicável apenas a Júpiteres superdimensionados, que são planetas superdimensionados como Júpiter orbitando perto de sua estrela hospedeira, estamos mais interessados em planetas semelhantes à Terra e se poderíamos detectar assinaturas moleculares mais complexas em um espectro de transmissão exo-Terra, possivelmente até mesmo sugerindo vida, "explica Klaus Strassmeier do Instituto Leibniz de Astrofísica em Potsdam (AIP), o principal autor do estudo agora publicado. "Embora ainda não seja possível para qualquer trânsito de exoplanetas semelhantes à Terra, um eclipse lunar total, que é um eclipse solar total quando visto de nossa lua, nada mais é do que um trânsito de nossa própria Terra, e indiretamente observáveis. "
A luz do sol que atravessa a atmosfera da Terra antes de chegar à lua e se reflete de volta para a Terra é chamada de luz terrestre. A atmosfera da Terra contém muitos subprodutos da atividade biológica, como oxigênio e ozônio em associação com vapor de água, metano e dióxido de carbono. Essas moléculas biogênicas apresentam bandas moleculares estreitas atraentes em comprimentos de onda ópticos e infravermelhos próximos para detecção em atmosferas de outros planetas. Tomando a Terra como o protótipo de um planeta habitável, As observações da luz da terra fornecem a possibilidade de verificar a presença de elementos biogênicos e químicos relacionados com as mesmas técnicas que, de outra forma, estão sendo usadas para observar estrelas com planetas super-Júpiter. Earthshine é, portanto, um caso de teste ideal para futuras detecções de exo-Terra com a nova geração de telescópios extremamente grandes.
Espectros instantâneos de absorção de oxigênio molecular e vapor de água terrestre. A intensidade é traçada em função do comprimento de onda em Angstroem. O tempo aumenta de baixo para cima conforme indicado em UT hh:mm:ss. Imediatamente perceptível é o aumento dramático da absorção de O2 e H2O durante o eclipse (quatro espectros centrais) em relação ao eclipse externo (outros espectros). As moléculas de oxigênio criam a chamada banda A em 7600 Å, H2O é visto como miríades de linhas de absorção individuais no intervalo de 7850–9100 Å. Crédito:AIP / Strassmeier
Análise detalhada dos comprimentos de onda em torno da linha de potássio em 7699 Å. O tempo aumenta de baixo para cima e é novamente indicado como UT. O espectro inferior é um espectro de comparação da lua cheia fora do eclipse. A cor vermelha denota tempos de totalidade, tempos negros de parcialidade, e azul fora do eclipse. Observe que as linhas espectrais flanqueando a linha de potássio são provenientes de duas absorções de vapor de água terrestre. Crédito:AIP / Strassmeier
Janeiro de 2019 apresentou um eclipse lunar total. A lua escureceu por um fator de 20, 000 durante a totalidade, razão pela qual a capacidade de coleta de luz do Grande Telescópio Binocular (LBT) de 11,8 m no Arizona foi necessária para as observações. Adicionalmente, a alta resolução espectral do Potsdam Echelle Polarimetric and Spectroscopic Instrument (PEPSI) foi necessária para separar as esperadas minúsculas absorções de linha espectral da atmosfera da Terra do espectro solar normal em resolução espectral sem precedentes e em luz polarizada.
“A PEPSI já deu contribuições significativas para o estudo dos exoplanetas através da observação de seu trânsito na frente de seu sol, "acrescenta Christian Veillet, Diretor do Observatório LBT. "Olhando para a Terra como um exoplaneta graças a um eclipse lunar total adequado à localização do LBT no Arizona, e adicionar polarimetria à resolução requintada do espectrógrafo PEPSI, resultou na detecção de sódio, cálcio, e potássio na atmosfera da Terra. "
