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  • 月全食的时候,月球变暗了2万倍!仅用双筒望远镜就发现了大秘密

    天文学家已经成功地记录了穿过地球大气层的阳光,其方式类似于对遥远系外行星的研究。在月食的特殊时刻,11.8米大型双筒望远镜以独特的细节观测到了被地球大气层过滤并被月球反射的光线。除了氧和水,天文学家还首次用这种方法,在地球大气中探测到了钠、钙和钾的原子谱线。当一颗系外行星经过它的主恒星前面时,天文学家既能记录到行星阻挡的星光变暗,也能记录到穿过行星大气层的星光。

    月全食的时候,月球变暗了2万倍!仅用双筒望远镜就发现了大秘密

    虽然这只是一个很小的信号,但它包含了这颗行星的化学和物理特征印记,并为测量这颗行星的大气成分提供了主要可能性。在天体物理学中,这项技术被称为透射光谱学,是一项相对年轻的技术,自从许多系外行星凌日被从太空探测到以来,这项技术蓬勃发展。研究的主要作者、波茨坦莱布尼兹天体物理研究所(AIP)的克劳斯·斯特拉斯迈尔(Klaus Strassmeier)说:

    月全食的时候,月球变暗了2万倍!仅用双筒望远镜就发现了大秘密

    虽然到目前为止,只适用于超大木星,即靠近其主星的超大类木星行星。但天文学家最感兴趣的是类地行星,以及是否能在地外行星透射光谱中检测到更复杂的分子特征,甚至可能暗示有生命存在。虽然还不能进行任何类似地球的系外行星凌日,但从月球上看到的全食,只不过是我们自己地球的凌日,而且是间接可以观察到的。太阳光在到达月球之前穿过地球大气层,然后反射回地球,称为地光。

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    地球大气层含有许多生物活动的副产品,如氧气和臭氧,以及与水蒸气、甲烷和二氧化碳等有关的气体。这些生物分子在光学和近红外波长呈现出吸引人的窄分子带,可用于在其他行星的大气中进行探测。以地球作为宜居行星的原型,地球光观测提供了验证生物起源和相关化学元素存在的可能性,使用技术与观测具有超级木星所在恒星所使用的技术相同。

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    因此,对于未来使用新一代超大型望远镜进行地外探测来说,地光是一个理想的测试案例。例如2019年1月出现了月全食。月球在整个过程中变暗了2万倍,这就是为什么需要亚利桑那州11.8米大型双筒望远镜(LBT)的聚光能力来进行观测的原因。此外,波茨坦Echelle偏振和光谱仪器的高光谱分辨率,对于以前所未有的光谱分辨率将地球大气预期微小谱线吸收与正常太阳光谱区分开来是必要的。

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    LBT天文台主任克里斯蒂安·韦莱(Christian Veillet)说:光谱仪器已经通过观测太阳系外行星在太阳前面的凌日,对系外行星的研究做出了重大贡献。由于月全食非常适合LBT在亚利桑那州的位置,将地球视为系外行星,并在光谱仪的精细分辨率上增加了偏振测量,故而在地球大气中检测到钠、钙和钾。

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    博科园|研究/来自:波布坦莱布尼兹天体物理研究所

    参考期刊《天文学》

    Cite: arXiv:2002.08690

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