Astrónomos han logrado registrar la luz solar que brilla a través de la atmósfera de la Tierra de manera similar al estudio de exoplanetas distantes.
Aprovechando la ocasión de un eclipse lunar, el LBT (Large Binocular Telescope) observó la luz que fue filtrada por la atmósfera de la Tierra y reflejada por la luna en detalles únicos. Además de oxígeno y agua, líneas espectrales atómicas de sodio, calcio y potasio se detectaron en nuestra atmósfera por primera vez.
Cuando un exoplaneta transita frente a su estrella anfitriona, los astrónomos pueden registrar tanto la atenuación de la luz estelar que bloquea el planeta como también la luz estelar 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 ofrece 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 detectaron muchos tránsitos de exoplanetas desde el espacio.
"Si bien, hasta ahora, solo se aplica a planetas de gran tamaño similares a Júpiter que orbitan cerca de su estrella anfitriona, estamos más interesados en planetas similares a la Tierra y en si pudiéramos detectar firmas moleculares más complejas en el espectro de una exo-Tierra, posiblemente incluso signos de vida ", explica Klaus Strassmeier del Instituto Leibniz de Astrofísica en Potsdam (AIP), el autor principal del estudio ahora publicado.
"Aunque todavía 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 indirectamente observable".
La luz solar que pasa a través de la atmósfera de la Tierra antes de que llegue a la luna y se refleje en la Tierra se llama la luz de la Tierra. 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, el metano y el dióxido de carbono. Estas moléculas biogénicas presentan atractivas bandas moleculares estrechas en longitudes de onda ópticas e infrarrojas cercanas para la detección en atmósferas de otros planetas.
Tomando la Tierra como el prototipo de un 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 super Júpiter. La luz de la Tierra es, por lo tanto, un caso de prueba ideal para futuras detecciones de exo-Tierras con la nueva generación de telescopios extremadamente grandes.
Enero de 2019 presentó un eclipse lunar total. La luna se atenuó en un factor de 20.000 durante la totalidad, razón por la cual se necesitó la capacidad de recolección de luz del LBT de 11,8 metros en Arizona para las observaciones. Además, la alta resolución espectral del instrumento polarimétrico y espectroscópico Potsdam Echelle (PEPSI) fue necesaria para separar las pequeñas absorciones esperadas de la línea espectral de la atmósfera de la Tierra del espectro solar normal a una resolución espectral sin precedentes y con luz polarizada.
"PEPSI ya ha hecho contribuciones significativas al estudio de los exoplanetas a través de la observación de su tránsito frente a su sol", agrega Christian Veillet, director del Observatorio LBT.
"Mirar a la Tierra como un exoplaneta gracias a un eclipse lunar total adecuado para la ubicación de LBT en Arizona, y agregar polarimetría a la resolución exquisita del espectrógrafo PEPSI, resultó en la detección de sodio, calcio y potasio en la atmósfera de la Tierra", explicó.
