Il sole visto dal cratere Tycho sulla luna durante un'eclissi lunare totale sulla Terra. Quando il sole tramonta dietro il Pacifico settentrionale, il suo disco scompare completamente dietro la Terra. Attestazione:AIP/Strassmeier/Fohlmeister
Gli astronomi sono riusciti a registrare la luce solare che splende attraverso l'atmosfera terrestre in un modo simile allo studio di esopianeti distanti. Durante la straordinaria occasione di un'eclissi lunare, il Large Binoculare Telescope ha osservato la luce filtrata dall'atmosfera terrestre e riflessa dalla luna con dettagli unici. Oltre all'ossigeno e all'acqua, righe spettrali atomiche del sodio, calcio e potassio sono stati rilevati nella nostra atmosfera in questo modo la prima volta.
Quando un esopianeta transita davanti alla sua stella ospite, gli astronomi potrebbero essere in grado di registrare sia l'oscuramento della luce stellare che il pianeta blocca, sia la luce stellare che risplende attraverso l'atmosfera del pianeta. Anche se è solo un piccolo segnale, contiene l'impronta della firma chimica e fisica del pianeta e fornisce la principale possibilità di misurare i costituenti atmosferici del pianeta. In astrofisica, questa tecnica è chiamata spettroscopia di trasmissione, ed è una tecnica relativamente giovane in forte espansione poiché molti transiti di esopianeti sono stati rilevati dallo spazio. "Mentre, finora, applicabile solo a Giove di grandi dimensioni, cioè pianeti sovradimensionati simili a Giove che orbitano vicino alla loro stella ospite, siamo più interessati ai pianeti simili alla Terra e alla possibilità di rilevare firme molecolari più complesse in uno spettro di trasmissione exo-Terra, che potrebbe anche suggerire la vita, " spiega Klaus Strassmeier del Leibniz Institute for Astrophysics di Potsdam (AIP), l'autore principale dello studio ora pubblicato. "Anche se non è ancora fattibile per alcun transito di esopianeti simile alla Terra, un'eclissi lunare totale, che è un'eclissi solare totale se vista dalla nostra luna, non è altro che un transito della nostra stessa Terra, e indirettamente osservabile."
La luce solare che passa attraverso l'atmosfera terrestre prima di raggiungere la luna e riflettersi sulla Terra è chiamata Earthshine. L'atmosfera terrestre contiene molti sottoprodotti dell'attività biologica, come l'ossigeno e l'ozono in associazione con il vapore acqueo, metano e anidride carbonica. Queste molecole biogene presentano bande molecolari strette e attraenti a lunghezze d'onda ottiche e nel vicino infrarosso per il rilevamento in atmosfere di altri pianeti. Prendendo la Terra come il prototipo di un pianeta abitabile, Le osservazioni Earthshine forniscono la possibilità di verificare la presenza di elementi biogeni e chimici correlati con le stesse tecniche che altrimenti vengono utilizzate per l'osservazione di stelle con pianeti super Giove. Earthshine è quindi un banco di prova ideale per futuri rilevamenti di exo-Earth con la nuova generazione di telescopi estremamente grandi.
Spettri istantanei dell'ossigeno molecolare terrestre e dell'assorbimento del vapore acqueo. L'intensità è tracciata rispetto alla lunghezza d'onda in Angstroem. Il tempo aumenta dal basso verso l'alto come indicato in UT hh:mm:ss. Immediatamente evidente è il drammatico aumento dell'assorbimento di O2 e H2O durante l'eclissi (quattro spettri centrali) rispetto all'eclissi esterna (altri spettri). Le molecole di ossigeno creano la cosiddetta banda A a 7600 , L'H2O è vista come una miriade di linee di assorbimento individuali nell'intervallo 7850-9100 . Attestazione:AIP/Strassmeier
Guarda in dettaglio le lunghezze d'onda intorno alla linea del potassio a 7699 . Il tempo aumenta dal basso verso l'alto e viene nuovamente indicato come UT. Lo spettro inferiore è uno spettro di confronto della luna piena al di fuori dell'eclissi. Il colore rosso denota tempi di totalità, tempi neri di parzialità, e blu fuori dall'eclissi. Si noti che le righe spettrali che fiancheggiano la riga del potassio provengono da due assorbimenti di vapore acqueo terrestre. Attestazione:AIP/Strassmeier
Gennaio 2019 ha caratterizzato un'eclissi lunare totale. La luna oscurata di un fattore 20, 000 durante la totalità, motivo per cui per le osservazioni era necessaria la capacità di raccolta della luce del Large Binoculare Telescope (LBT) di 11,8 m in Arizona. Inoltre, l'elevata risoluzione spettrale del Potsdam Echelle Polarimetric and Spectroscopic Instrument (PEPSI) era necessaria per separare i previsti assorbimenti di minuscole righe spettrali dell'atmosfera terrestre dal normale spettro solare a una risoluzione spettrale senza precedenti e in luce polarizzata.
"PEPSI ha già dato contributi significativi allo studio degli esopianeti attraverso l'osservazione del loro transito davanti al loro sole, "aggiunge Christian Veillet, Direttore dell'Osservatorio LBT. "Guardando la Terra come un esopianeta grazie a un'eclissi lunare totale adatta alla posizione di LBT in Arizona, e aggiungendo la polarimetria alla squisita risoluzione dello spettrografo PEPSI, ha portato alla rilevazione di sodio, calcio, e potassio nell'atmosfera terrestre."
