Oude foto's van de aarde door een maanverkenner helpen bij zoektocht naar oceanen op andere planeten
Stel je voor: je kijkt vanaf de maan naar de aarde en ziet zonlicht glinsteren op de oceanen. Precies dat gebeurde in 1994, toen een Amerikaanse ruimtesonde duizenden foto's maakte van onze planeet. Die foto's blijken nu goud waard voor sterrenkundigen die op zoek zijn naar water op planeten buiten ons zonnestelsel.
De sonde heette Clementine en werd gelanceerd om de maan in kaart te brengen. Tussen februari en mei 1994 maakte Clementine ook 3.744 foto's van de aarde, vanaf verschillende hoeken en afstanden. Onderzoekers hebben die oude data nu opnieuw bekeken, met een heel ander doel: begrijpen hoe licht dat weerkaatst van de aarde eruitziet, zodat we datzelfde patroon kunnen herkennen bij verre planeten.
Wat is een faseverloop?
Als je de aarde vanuit de ruimte bekijkt, verandert het beeld steeds. Soms zie je de volle, verlichte kant, soms alleen een smalle sikkel, net als bij de maan. De hoek tussen zon, aarde en waarnemer heet de fasehoek. Hoe het licht van de aarde verandert bij verschillende fasehoeken, noemen onderzoekers het faseverloop. Clementine legde dit vast bij fasehoeken tussen 3,4 en 139,1 graden, een opmerkelijk breed bereik dat je met moderne satellieten zelden zo compleet kunt meten.
De onderzoekers bekeken het licht in vijf verschillende kleurbanden, van zichtbaar licht tot net voorbij het bereik dat mensen kunnen zien. Daaruit berekenden ze de zogeheten geometrische albedo: een maat voor hoeveel licht een planeet terugkaatst in vergelijking met een perfect wit, plat oppervlak.
De glinstering van oceanen
Het belangrijkste resultaat: de kleur van de aarde past het best bij modellen waarin zonlicht rechtstreeks weerkaatst op oceanen, een beetje zoals de felle glinstering die je ziet als de zon op zee schijnt. Astronomen noemen dit effect "ocean glint". Dit gebeurt vooral bij bepaalde hoeken tussen zon, aarde en waarnemer.
Opvallend genoeg vonden de onderzoekers ook foto's waarbij die glinstering nauwelijks zichtbaar was, terwijl de kleur van de aarde toch leek op wat je bij glinstering zou verwachten. Hun verklaring: wolken die het licht op een vergelijkbare manier laten reflecteren als water. Dit maakt het lastiger om puur op kleur te bepalen of je naar een oceaan of naar wolken kijkt.
Wat betekent dit (nog) niet: Dit onderzoek laat zien hóe het licht van oceanen eruitziet vanuit de ruimte, maar het is geen directe ontdekking van water op een andere planeet. De data komen van onze eigen aarde, gebruikt als test voor toekomstige metingen. Ook is er nog onzekerheid: wolken kunnen een vergelijkbaar lichtpatroon veroorzaken als oceanen, waardoor het onderscheid niet altijd eenduidig is.
Waarom is dit belangrijk? Telescopen die in de toekomst direct foto's maken van planeten rond andere sterren, hebben betrouwbare modellen nodig om te weten waar ze naar moeten kijken. Als je weet hoe het licht van een oceaan eruitziet op verschillende hoeken, kun je straks misschien herkennen of een verre, rotsachtige planeet ook water op zijn oppervlak heeft. Dat zou een belangrijke aanwijzing zijn voor een planeet waar leven mogelijk is.
De onderzoekers benadrukken dat dit soort metingen bij hoge fasehoeken, dus wanneer je slechts een klein, verlicht stukje van een planeet ziet, zeldzaam zijn. Juist daarom zijn deze dertig jaar oude foto's van Clementine nog steeds waardevol voor de wetenschap van vandaag.
Bron: Whole-disk Photometric and Colorimetric Phase Curves of Earth with the Clementine Lunar Orbiter