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StartseiteForschung aktuellDas Licht bringt es an den Tag02.03.2012

Das Licht bringt es an den Tag

Astronomen untersuchen die Atmosphären von Exoplaneten

Astronomie. - Einfach nur noch mehr Exoplaneten nachzuweisen, dass reicht den Astronomen mittlerweile nicht mehr. Sie wollen nun auch wissen, wie diese fernen Welten beschaffen sind, woraus beispielsweise ihre Atmosphären aufgebaut sind. Das Fachmagazin "Nature" berichtet heute über einen neuen Ansatz von Astronomen: Sie wollen künftig direkt das von der Planetenoberfläche reflektierte Licht untersuchen. Und das soll es an den Tag bringen: Leben oder kein Leben?

Von Guido Meyer

Das von der Erde reflektierte Licht gibt Aufschluss über ihre Oberfläche. (picture alliance / dpa / A 4045 Marcelo Hernandez)
Das von der Erde reflektierte Licht gibt Aufschluss über ihre Oberfläche. (picture alliance / dpa / A 4045 Marcelo Hernandez)

Die Sonne ist der einzige Himmelskörper im gesamten Sonnensystem, der aus sich heraus leuchtet. Die Erde und alle anderen sieben Planeten erscheinen nur dann hell, wenn sie vom Sonnenlicht getroffen werden.

"Wenn wir Merkur, Venus oder die anderen Planeten am nächtlichen Sternenhimmel beobachten, sehen wir das von ihnen reflektierte Licht der Sonne. Genau das wollen wir jetzt bei Exoplaneten in vielen Lichtjahren Entfernung untersuchen."

"Wir", das ist Sloane Wiktorowicz von der Universität von Kalifornien in Santa Cruz mit seinem Astronomen-Team. Er will das von exosolaren Planeten reflektierte Licht ihrer Muttersterne auf lebensfreundliche Hinweise hin untersuchen. Dass dieses Prinzip funktioniert, haben Wissenschaftler der Europäischen Südsternwarte in den chilenischen Anden nun nachgewiesen – und zwar anhand des Mondes. Michael Sterzik, der Vize-Direktor des Observatoriums von La Silla:

"Die Sonne scheint auf die Erde, das Licht wird reflektiert von der Erde und wird dann auf der dunklen Seite des Mondes wieder zurück auf die Erde reflektiert. Wir benützen also den Mond quasi als einen großen Spiegel."

In diesem "Spiegel" haben die Astronomen sich selber erkannt, genauer: die Erde, die Zusammensetzung ihrer Atmosphäre und ihrer Oberfläche. Dazu haben sie das von der Erde reflektierte Licht einerseits mit einem Prisma in seine Spektralfarben zerlegt und andererseits seine Polarisation gemessen, die Richtung also, in der die elektro-magnetischen Felder des Lichts schwingen. Auf seinem Weg durch die Atmosphäre wird das unpolarisierte Sonnenlicht polarisiert, und zwar von den Sauerstoff- und Stickstoffmolekülen in der Atmosphäre – die sich somit nachweisen lassen. Sterzik:

"Auf der anderen Seite sehen wir aber auch durch die Atmosphäre durch auf die Oberfläche. Wir können überraschenderweise sehr genau das Verhältnis von Wolken und Ozean aus unseren Messungen finden. Und je nach dem, wie die Erde gerade angestrahlt wird von der Sonne, gibt es bestimmte Flächen, zum Beispiel nur den pazifischen Teil der Erde, also nur den großen Ozean, der angestrahlt wird – da sind natürlich wenig Landmassen auf der Erde. Auf der anderen Seite gibt es einen anderen Teil der Erde, in dem wir auf bewaldete Landmassen sehen, die also zum Beispiel grün sind, mit Chlorophyll bedeckt sind."

Die Forscher der Europäischen Südsternwarte haben diese Auswertungen anhand des Lichts gewonnen, das von der Erde auf den Mond reflektiert wird – mit bemerkenswert genauen Ergebnissen, was zum Beispiel die Verteilung von Wasser und Grünflächen angeht. Dieses Verfahren wollen die Astronomenkollegen in Kalifornien nun auf andere Planeten übertragen.

"Eine relativ glatte Oberfläche wie die eines Ozean bewirkt eine starke Polarisation des Lichts. Wassertröpfchen in Wolken hingegen polarisieren das reflektierte Licht nicht so stark. Wenn wir einen Planeten also längere Zeit beobachten und die Polarisation des Lichts gleichmäßig hoch bleibt, können wir daraus auf eine eher wolkenlose Atmosphäre schließen. Ändert sich die Polarisation jedoch und nimmt sie ab, legt das die Existenz von Wolken nahe."

Sauerstoff, Ozon, Methan und Kohlendioxid lassen sich mit diesem Verfahren nachweisen. Diese Gase gelten als Biosignaturen. Welcher Mix also zweifelsfrei auf Pflanzen oder andere Lebensformen auf fernen Welten hindeuten würde – an dieser Zauberformel arbeiten die Astronomen derzeit noch.

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