Regenboog op exoplaneet
Onderzoekers aldaar hebben berekend dat een exoplaneet met waterwolken sterlicht reflecteert dat extra sterk gepolariseerd kan zijn. Dit ‘regenboogsignaal’ kan worden gebruikt om waterwolken te herkennen. Wolken van waterdruppels in een planeetatmosfeer vergroten de kans op vloeibaar water op het planeetoppervlak – en daarmee de kans op leven – enorm.
Te ver weg
De afstand tot de nu al 800 ontdekte exoplaneten is veelal zo groot dat we van verreweg de meeste van hen alleen de omvang en de afstand tot hun ster weten. Om te bepalen hoe een exoplaneet eruit ziet, moeten we het sterlicht dat de planeet reflecteert meten, bijvoorbeeld door heel grote telescopen met speciale meettechnieken.
Met een computermodel is door de onderzoekers berekend dat exoplaneten met waterwolken op speciale punten in hun baan om de ster het gereflecteerde sterlicht extra sterk polariseren. Polarisatie is een eigenschap van licht: ongepolariseerd licht bestaat uit trillingen met willekeurige richtingen, terwijl in gepolariseerd licht de trillingen een voorkeursrichting hebben.
De berekende versterking van de polarisatie door bewolkte exoplaneten is een eigenschap van de regenboog die op aarde verschijnt als zonlicht op waterdruppels in een regenbui valt: de druppels verstrooien het licht naar alle kanten, maar met name onder een hoek van ongeveer 140 graden.
Wat we met onze ogen niet zien is dat ons regenbooglicht behalve gekleurd ook sterk gepolariseerd is. De waterdruppeltjes waaruit aardse wolken bestaan zijn 100 keer kleiner dan regendruppels. Daardoor zien we geen gekleurde boog in zonlicht dat door wolken wordt verstrooid. Maar met een polarisatiefilter zien we onder een verstrooiingshoek van ongeveer 140 graden nog steeds extra sterk gepolariseerd licht.
Beetje bewolkt helpt al
Er was al eerder geopperd dat je waterwolken op exoplaneten zou kunnen herkennen aan hun gepolariseerde regenboogsignaal. Nieuw aan de nu gepubliceerde resultaten is dat ze aantonen, dat dit signaal ook te zien zal zijn als maar een klein deel van de planeet met waterwolken is bedekt. Dat geldt zelfs als die waterwolken weer deels onder ijswolken schuil gaan, zoals op aarde het geval is. Dit berekenden de onderzoekers door een model van de aarde te gebruiken met een wolkendek zoals dat is gemeten door het MODIS-instrument op de AURA-satelliet (NASA).
SRON-planeetonderzoeker Theodora Karalidi vertelt: “Volgens onze berekeningen zouden buitenaardse planeetonderzoekers erachter kunnen komen dat de aarde waterwolken heeft. En dus waarschijnlijk oppervlaktewater en misschien zelfs leven. Maar dan moeten ze wel polarisatie-metingen doen!”
Het team van planeetonderzoekers dat de ontdekking deed bestaat uit Theodora Karalidi en Daphne Stam (SRON Netherlands Institute for Space Research) en Joop Hovenier (Universiteit van Amsterdam). De onderzoeksresultaten zijn verschenen in het artikel Looking for the rainbow on exoplanets covered by liquid and icy water clouds dat vandaag is gepubliceerd in Astronomy & Astrophysics.
