Badacze odkryli ozon w ziemskiej atmosferze, obserwując Księżyc. Metoda pomoże w poszukiwaniu życia

Bartłomiej Pawlak
Naukowcy korzystający z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a wykryli ozon w ziemskiej atmosferze. Zrobili to, obserwując Księżyc podczas zaćmienia. Ta prosta metoda może pomóc badaczom w odkrywaniu warunków sprzyjających rozwojowi życia na egzoplanetach.
Zobacz wideo Mars 2020. Tak wyglądał start rakiety Atlas V z przylądka Canaveral na Florydzie

Zaćmienie Księżyca to zjawisko, które możemy obserwować regularnie (występują maksymalnie trzy zaćmienia w ciągu roku). Nasz naturalny satelita ustawia się wtedy w jednej linii ze Słońcem i Ziemią, przy czym nasza planeta znajduje się w środku.

Na powierzchnię Księżyca pada wtedy tylko część promieni słonecznych, które uprzednio przechodzą przez ziemską atmosferę, oświetlając Księżyc w nieznacznym stopniu. Czerwony kolor światła wynika z kolei z największej długości tej fali spośród widzialnych dla człowieka. Wizualizację zjawiska (oczywiście bez zachowania skali) można zobaczyć poniżej:

Obraz wyjaśniający zjawisko zaćmienia KsiężycaObraz wyjaśniający zjawisko zaćmienia Księżyca fot. ESA / Hubble, M. Kornmesser

Wykryli ozon na Ziemi, patrząc na Księżyc

Naukowcy wpadli więc na pomysł, aby wykorzystać to zjawisko w celu zbadania ziemskiej atmosfery. Badacze wycelowali Teleskop Hubble'a w Księżyc, obserwując odbite od niego światło podczas zaćmienia w styczniu 2019 roku. Nasz naturalny satelita zadziałał więc jako lustro, dzięki któremu udało się wykonać potrzebne obliczenia.

Obserwacje pozwoliły na wykrycie silnego śladu ozonu, który jak wiadomo gromadzi się w ziemskiej stratosferze. Dzięki temu jasne jest, że pomiary okazały się prawidłowe. Ozon pochłania część światła słonecznego, a szczególnie nadfiolet, a jego brak udało się wychwycić w świetle odbitym od Księżyca.

Badacze podkreślają, że to pierwszy raz w historii, kiedy zaobserwowano światło przechodzące atmosferę naszej planety z kosmosu. Nowe badania są zatem najbardziej wiarygodne, jakie dotąd przeprowadzono. Pomiary wykonywane z Ziemi mogą bowiem być zaburzane przez atmosferę.

Obraz wykonany z Ziemi pokazujący miejsce, które badali naukowcyObraz wykonany z Ziemi pokazujący miejsce, które badali naukowcy fot. M. Kornmesser (ESA/Hubble), NASA, ESA

Metoda pozwoli na odkrywanie planet nadających się do życia

Ozon, podobnie jak tlen na Ziemi powstawał przez miliardy lat za sprawą fotosyntezy zachodzącej w roślinach. Tlen i warstwa ozonowa pozwoliła z kolei na rozwinięcie się pozostałych form życia. Z tego powodu badacze uważają, że istnienie ozonu lub tlenu w atmosferze egzoplanety może oznaczać istnienie na niej życia. 

Znalezienie ozonu jest znaczące, ponieważ jest on fotochemicznym produktem ubocznym cząsteczek tlenu, który sam jest produktem ubocznym życia. Jednym z głównych celów NASA jest identyfikacja planet, na których mogłoby istnieć życie. (...) Dlatego ważne jest, aby opracować modele widma Ziemi jako szablon do kategoryzowania atmosfer na planetach pozasłonecznych

- tłumaczy Allison Youngblood z Laboratory for Atmospheric and Space Physics Uniwersytetu Colorado w Boulder.

Badacze podkreślają, że pomiary widma światła odbitego od satelity planety podczas zaćmienia mogą być najskuteczniejszą metodą wykrywania konkretnych pierwiastków w atmosferach tychże planet. Pochłaniają one bowiem część światła, które (w przypadku braku danych pierwiastków) powinno zostać obite od np. egzoksiężyca.

Do tej pory astronomowie wykorzystują zjawisko tranzytu planety (przejścia przed tarczą gwiazdy), jednak skład atmosfery potrafią precyzyjnie określić w przypadku wielkich planet - gazowych olbrzymów lub superziem (egzoplanet skalistych większych niż Ziemia). W przypadku mniejszych obiektów otoczki gazowe są bardzo cienkie, dlatego obserwacje są wyjątkowo trudne.

Aby zastosowanie nowej metody było jednak możliwe, badacze potrzebują teleskopów większych od używanych obecnie. Jednym z nich będzie Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, którego wystrzelenie w lipcu ponownie opóźniono.