Хаббл, пожалуй, самый известный космический телескоп. К нему несколько раз отправлялись астронавты для ремонта и апгрейда, и он уже больше 30 лет радует нас красивейшими снимками космоса, коих он наделал более миллиона штук и продолжает ежемесячно слать на Землю почти полтерабайта данных. И теперь этот телескоп, который рассчитан на изучение тайн глубокого космоса, стал изучать... Луну. Но зачем?
Во время полного лунного затмения в прошлом году астрономы направили космический телескоп Хаббла в сторону Луны, чтобы он своим огромным зеркалом собрал максимум информации об этом событии. Это первый раз, когда космический телескоп зафиксировал полное лунное затмение, и полученные данные могут помочь нам в том числе отследить жизнь в других частях Вселенной.
В отличие от полного солнечного затмения, когда Луна пролетает между Солнцем и Землей, устраивая нам незапланированные сумерки, именно наша планета движется между Солнцем и Луной во время полного лунного затмения. Поскольку Земля закрывает собой Луну от прямых солнечных лучей, то во время затмения поверхность последней освещается только тем светом, который смог пройти через земную атмосферу.
Во время лунного затмения наш спутник освещается в основном светом, который прошел сквозь атмосферу Земли.
Хаббл уловил отраженный от поверхности Луны свет, прошедший сквозь земную атмосферу, при помощи спектрографа STIS, и результаты этого эксперимента были подробно описаны в исследовании, опубликованном на прошлой неделе в The Astronomical Journal.
«Мы хотели рассмотреть Землю как экзопланету и пронаблюдать ту часть спектра света от Земли, которую раньше никогда не наблюдали подобным образом», — говорит Джада Арни из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, являющаяся соавтором новой статьи. Таким образом, этот метод может быть применен к реальным экзопланетам в будущем.
Земля служит идеальным — и единственным — мерилом для поиска жизни на других планетах. Исследователи поняли, что свет, отраженный от Луны, будет напоминать то, за чем они сейчас активно охотятся: свет, проходящий через атмосферу далекого мира, когда он пролетает перед своей звездой-хозяином. Это очень похоже на то, что происходит во время локального лунного затмения, говорит Арни. Другими словами, исследователи хотели понять, как могла бы выглядеть наша собственная планета, если бы инопланетный наблюдатель смотрел на Землю с расстояния в несколько световых лет.
Благодаря внимательному оку Хаббла ученые смогли разобрать ключевое химическое вещество во время затмения: озон. Предыдущие обнаружения озонового слоя нашей планеты всегда имели «поверхностные» корни и сопровождались искажениями, вносимыми другими частями нашей атмосферы. Со своей уникальной точки обзора в космосе Хаббл смог устранить эти искажения путем сканирования ультрафиолетового света, отраженного от Луны во время затмения.
Участок на Луне, который изучал Хаббл.
Озон — это три связанных между собой атома кислорода. Озоновый слой образуется и поддерживается в результате облучения молекулярного кислорода O2 жестким ультрафиолетовым светом от Солнца, который преобразует этот дуэт атомов в трио, тем самым создавая озон. Таким образом, озоновый слой задерживает большую часть губительного для всего живого ультрафиолетового излучения, защищая тем самым жизнь на Земле.
Присутствие озона, как правило, является прямым свидетельством существования жизни — растения производят молекулярный кислород на Земле путем фотосинтеза, который затем превращается в озон в атмосфере. Таким образом, если бы мы увидели озон в атмосфере экзопланеты, добавляет Арни, мы могли бы предположить, что процесс, схожий с фотосинтезом, происходит и там.
«Эти новые наблюдения Хаббла демонстрируют, что достаточно мощная обсерватория могла бы идентифицировать следы озона в спектре далекой планеты, похожей на Землю, проходящей мимо своей звезды-хозяина», — говорит Эдвард Швитерман, доцент астробиологии Калифорнийского университета в Риверсайде, который не участвовал в исследовании. «Это исследование является важным вкладом в эту область, поскольку предыдущие наблюдения спектра пропускания земной атмосферы были в основном в ближнем инфракрасном диапазоне, где поглощение озона менее заметно».
Разумеется, мы давно уже знали, что слой озона окружает Землю. Но новое исследование представляет собой самое явное обнаружение этой молекулы на сегодняшний день. Хабблу удалось изучить ультрафиолетовую часть спектра, которая поглощается нашей атмосферой и не может быть обнаружена наземными телескопами.
Транзитный метод обнаружения экзопланет как раз основан на перекрывании ими части света от своих солнц, что позволяет узнать в том числе и состав их атмосфер.
Новое наблюдение также стало подтверждением концепции будущих наблюдений за экзопланетами. По словам Арни, новые данные теперь являются нашей «базовой истиной» или своего рода основным уровнем ожиданий, и у исследователей есть модели, которые они хотят проверить на основании этой базовой истины.
«Когда-нибудь мы будем наблюдать экзопланеты, не зная точно, каковы они на самом деле», — говорит Арни. «Благодаря подобным исследований мы сможем уточнить наши методы определения типов экзопланет и даже предсказывать, есть ли на них жизнь».
И такие наблюдения становится все ближе и ближе, поскольку астрономы вступают в новую эру исследований экзопланет. На сегодняшний день мы каталогизировали более 4000 экзопланет за пределами нашей Солнечной системы. Новое поколение космических обсерваторий, таких как долгожданный космический телескоп-охотник за экзопланетами Джеймса Уэбба, запуск которого запланирован на октябрь 2021 года, может использовать этот метод, чтобы раскрыть секреты других подобных Земле миров.
