Tijdens de maansverduistering van januari 2019 heeft ruimtetelescoop Hubble vastgesteld dat de atmosfeer van de aarde ozon bevat. Niet echt een ontdekking, natuurlijk. De meting was dan ook een test, om te kijken hoe we tekenen van leven kunnen vinden op andere aardachtige planeten.
Bij een maansverduistering staat de aarde precies tussen de maan en de zon. Terwijl de maan achter de aarde schuift, is het enige licht dat erop valt het zonlicht dat door de atmosfeer van de aarde heeft gereisd. Het maanoppervlak weerkaatst dit door de atmosfeer gefilterde licht naar de ruimtetelescoop. ‘Hubble kan om veiligheidsredenen niet direct naar de aarde of de zon kijken’, mailt Allison Youngblood van de Universiteit van Colorado in de VS. Dan raken de meetinstrumenten overbelicht.
In plaats daarvan verzamelde Hubble ongeveer vijf uur lang gereflecteerd licht tijdens verschillende fases van de maansverduistering. Het is voor het eerst dat een ruimtetelescoop een maansverduistering vastlegt. En het is de eerste keer dat ultraviolet licht dat door de aardatmosfeer heeft gereisd, is waargenomen vanuit de ruimte.
Ozon en leven
In het spectrum van het gemeten licht was de ‘spectrale vingerafdruk’ van ozon te zien. Terwijl het zonlicht door de aardatmosfeer scheen, werden namelijk bepaalde delen van het licht geabsorbeerd. Welke delen dat zijn, hangt af van de chemische samenstelling van de atmosfeer. Zo absorbeert ozon een bepaald deel van het uv-licht. In het spectrum van het weerkaatste licht dat Hubble opving, miste dat deel van het uv-licht.
En waarom is het interessant om naar ozon te kijken? Ozonmoleculen bestaan uit drie zuurstofatomen. De ozonlaag en de overige zuurstof in de atmosfeer van de aarde zijn daar terechtgekomen doordat planten en bacteriën miljarden jaren lang zuurstof produceren tijdens fotosynthese. De zuurstof op aarde is dus geproduceerd door leven. Daarom denken wetenschappers dat het vinden van ozon of zuurstof in de atmosfeer van andere planeten een teken kan zijn dat daar ook leven is.
‘Maar ozon en zuurstof kunnen ook zonder leven ontstaan, bijvoorbeeld door een chemische reactie tussen koolstofdioxide en zon- of sterrenlicht’, vertelt Youngblood. Daarom zullen astronomen niet alleen zoeken naar de spectrale vingerafdruk van ozon, maar ook naar ingrediënten voor leven, zoals methaan en water.
Atmosferen van exoplaneten
Het detecteren van exoplaneten bij andere, verre sterren is lastig. Een kleine, aardachtige planeet kan zijn aanwezigheid verraden als hij, vanaf de aarde gezien, voor zijn ster langs beweegt. Daarmee verduistert hij de ster een klein beetje, waardoor er een dipje in de gemeten lichtintensiteit ontstaat.
Wanneer de planeet voor de ster langs schuift, zal er bovendien sterrenlicht door de atmosfeer van de planeet schijnen. Mits er een atmosfeer is natuurlijk. Als je dit scenario van dichtbij zou kunnen bekijken, dan zou het sterrenlicht dat door de atmosfeer schijnt te zien zijn als een soort halo-achtige krans om de planeet. Op foto’s die vanuit de ruimte van de aarde gemaakt zijn, is ook zo’n halo te zien, als blauwige gloed. Als je naar het lichtspectrum van die halo kijkt, dan kun je de spectrale vingerafdrukken van de chemische stoffen uit de planetenatmosfeer daarin herkennen.
Deze techniek kon tijdens de maansverduistering getest worden omdat dit een vergelijkbaar scenario is, waarbij de aarde vanaf de maan gezien voor de zon langs schuift. Ruimtetelescoop Hubble kon zo aantonen dat ozon inderdaad op deze indirecte manier meetbaar is. Helaas is Hubble niet gevoelig genoeg om deze ozonmeting te herhalen bij aardachtige exoplaneten. Voor die metingen is de hoop gevestigd op de James Webb-ruimtetelescoop, die in 2021 gelanceerd wordt.
