Ondergaande sterren onthullen geheimen van planeten
Vanaf de aarde naar een ondergaande ster kijken, kan heel romantisch zijn. Maar als een ruimtevaartuig doet dat vanuit zijn baan, kan het geheimen over de atmosfeer van planeten ontrafelen.
Dat gebeurt met behulp van zogenaamde stellaire occultatie. Jean-Loup Bertaux, van het Franse Service d'Aeronomie du CNRS, heeft als eerste voorgesteld om die techniek te gebruiken tijdens een ESA-missie. Het ruimtevaartuig observeert sterren op hun weg achter de atmosfeer van een onderzochte planeet langs tot ze uiteindelijk onder de horizon van de planeet uit het zicht verdwijnen.
Zolang de sterren boven de atmosfeer staan, stralen zij een breed spectrum van golflengtes uit. Naarmate het ruimtevaartuig zijn baan rond de planeet doorloopt, lijkt de ster steeds verder achter de atmosfeer van de planeet weg te zinken. De atmosfeer werkt als een filter dat bepaalde golflengtes van de straling van de ster tegenhoudt. Belangrijk binnen deze methode is dat de geblokkeerde golflengtes representatief zijn voor de moleculen en atomen in de atmosfeer van de planeet.
Op dit moment heeft ESA drie sondes die, elk rond een andere planeet, met behulp van deze techniek de atmosfeer onderzoeken. Stuk voor stuk leveren ze unieke inzichten op.
ESA’s weersatelliet Envisat is GOMOS (Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars). Zoals de naam al aangeeft, is het gemaakt om na te gaan of het verbod op het gebruik van schadelijke chemische stoffen leidt tot herstel van de ozonlaag. Sinds 2002 heeft het dagelijks ongeveer 400 sterren achter de aarde zien ondergaan, met als resultaat een kaart van de ozon in de atmosfeer van de aarde voor alle lengte- en breedtegraden.
'Het is nog te vroeg om al te zeggen of de ozonlaag zich wel of niet herstelt,' zegt Bertaux. Maar naarmate het instrument meer gegevens verzamelt, ontdekt het ook andere verschijnselen die van invloed zijn op de hoeveelheid ozon in de atmosfeer. In januari en februari 2004 nam GOMOS een grote hoeveelheid stikstofdioxide waar op een hoogte van 65 kilometer. Stikstofdioxide is een belangrijk gas om te bewaken, omdat het de ozonlaag kan aantasten. GOMOS zag hoe de laag in de twee maanden erna daalde tot 45 kilometer en ondertussen een duidelijk vernietigende werking op het ozon had. De wetenschappers kregen er zo weer een stukje bij in de ozonpuzzel.
ESA’s Mars Express heeft een vereenvoudigde versie van het occultatie-instrument aan boord. Sinds de sonde in 2003 is aangekomen bij de rode planeet heeft het meer dan duizend occultaties van sterren waargenomen met SPICAM (Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Mars). Aan de hand van de resultaten is de bovenste atmosfeer gedetailleerder dan ooit in kaart gebracht. De gegevens wijzen op de aanwezigheid van permanente nevellagen.
De informatie dient niet alleen voor zuiver wetenschappelijke doeleinden maar leidt ook tot praktische voordelen voor toekomstige verkenningsmissie. 'Profielen van de atmosfeer van Mars zijn belangrijk voor het ontwerpen van parachutes voor landers,' zegt Bertaux.
De laatste uitbreiding van deze familie instrumenten is SPICAV (Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Venus), aan boord van Venus Express . Venus heeft weer een andere atmosfeer dan de aarde of mars. De atmosfeer is er veel dichter en SPICAV onthult de profielen van de temperatuur en dichtheid ervan voor de wetenschappers op aarde, die verwachten binnenkort de resultaten te publiceren.
'Ik denk dat de methode van stellaire occultatie zijn sporen wel heeft verdiend en voor verder onderzoek op de langere termijn nuttig is,' aldus Bertaux.
