Nedgående stjerner afslører planeternes hemmeligheder

Stellar occultation at Venus
Stellar occultation at Venus
5 november 2007

At stå på Jorden og betragte de nedgående stjerner er mest romantisk tidsfordriv, men når et rumfartøj gør det fra sit kredsløb, kan det afsløre skjulte detaljer om en planets atmosfære.

Teknikken kaldes stjerneformørkelse (okkultation). Jean-Loup Bertaux, fra Service d'Aeronomie du CNRS i Frankrig, var den første, der foreslog at anvende teknikken på en ESA-mission. Det foregår ved at observere stjernerne fra rummet, mens de går ned bag atmosfæren på en planet, man er i gang med at udforske, og inden de forsvinder ud af syne bag planetens horisont.

Når stjerner lyser over atmosfæren, afgiver de stråling hen over et bredt spektrum af bølgelængder. Og fordi et rumfartøjs kredsløb fører det rundt om planeten, ser stjernen ud til at synke ned bag planetens atmosfære. Atmosfæren fungerer som et filter, der blokerer for visse bølgelængder i stjernens stråling. Nøglen til denne teknik er, at de blokerede bølgelængder repræsenterer molekylerne og atomerne i planetens atmosfære.

Venus, Earth and Mars
Venus, Earth and Mars

ESA har i øjeblikket tre rumfartøjer i kredsløb om tre forskellige planeter, og de anvender teknikken til at udforske planeternes atmosfærer. Og hver af dem sender enestående oplysninger retur.

ESA’s Envisat-mission rundt om Jorden medfører et instrument ved navn GOMOS (Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars). Som navnet antyder, er det beregnet til at studere, om mængden af ozon øges, nu hvor brugen af skadelige kemikalier er blevet forbudt. Siden 2002 har man observeret omkring 400 stjerner gå ned bag Jorden hver dag for at kunne udarbejde et kort over ozonlaget i Jordens atmosfære for alle længde- og breddegrader.

Artist's impression of Envisat
Artist's impression of Envisat

“Det er stadig for tidligt at sige, om ozonlaget er i bedring eller ej,” siger Bertaux. Men efterhånden som dataene akkumulerer, opdager instrumentet andre fænomener, som bidrager til mængden af ozon i atmosfæren. I januar og februar 2004 så GOMOS en kraftig ophobning af kvælstofdioxid i en højde af 65 kilometer over Jordens overflade. Kvælstofdioxid er en vigtig gas at opdage i atmosfæren, fordi den kan ødelægge ozon. I løbet af de næste to måneder observerede GOMOS, hvordan laget sank ned til 45 km højde, mens det tydeligvis ødelagde ozonen på vejen ned, og det forsynede forskerne med endnu en brik til puslespillet om ozonlaget.

Om bord på ESA’s Mars Express findes et forenklet instrument til observation af stjerneformørkelse. Siden fartøjet nåede den røde planet i 2003, har SPICAM (Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Mars) observeret mere end 1000 stjerneformørkelser. Dette arbejde har givet den mest detaljerede beskrivelse nogen sinde af Mars’ øvre atmosfære, og den har afsløret vedvarende lag af dis.

Mars Express artist's impression
Mars Express

Udover at være rent videnskabelige giver disse data også praktiske fordele for fremtidens udforskningsmissioner. “Atmosfæriske profiler af Mars er vigtige for at kunne designe faldskærme til landingsfartøjerne,” siger Bertaux.

Den seneste tilføjelse til familien af instrumenter af denne type er SPICAV (Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Venus) om bord på Venus Express. Venus har en helt anderledes atmosfære i forhold til Jorden eller Mars. Den er meget tykkere, og SPICAV afslører temperatur- og tæthedsprofiler for forskerne på Jorden, som regner med at kunne offentliggøre deres resultater meget snart.

Artist's impression of Venus Express orbiting Venus
Venus Express

“Jeg tror, at stjerneformørkelsesteknikken nu er blevet ‘kampklar’, og at den vil vise sin nytteværdi i mere langsigtede undersøgelser,” siger Bertaux.

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.