Zo ziet de aarde eruit als verre exoplaneet

Astronomie Hoe zou onze planeet eruitzien op lichtjaren afstand? Het plaatje geeft inzicht in hoe continenten er kunnen uitzien op exoplaneten.

De contourkaart. In zwart zijn ruwweg de kustlijnen weergegeven.
De contourkaart. In zwart zijn ruwweg de kustlijnen weergegeven. Beeld Siteng Fan

Planeetwetenschappers hebben op bijzondere wijze een kaart van de aarde gemaakt. De kaart vertoont bijzonder weinig details: alleen de contouren van Afrika, Azië en Noord- en Zuid-Amerika zijn vaag herkenbaar. Hij geeft een indruk van hoe onze planeet eruitziet voor buitenaardse astronomen. De gebruikte techniek kan in de toekomst ook worden toepast op verre exoplaneten.

Ruim 4.000 exoplaneten – planeten die om andere sterren dan onze zon cirkelen – hebben astronomen tot nu toe ontdekt. Verreweg de meeste daarvan zijn niet rechtstreeks waarneembaar. Van slechts enkele tientallen Jupiterachtige planeten zijn beelden beschikbaar, maar vanwege hun grote afstanden vertonen ook deze grote planeten zich als ‘puntbronnen’ – nietige lichtstipjes.

10.000 opnamen

Naar verwachting zal het met volgende generaties van telescopen op aarde en in de ruimte lukken om ook kleinere planeten die meer op de aarde lijken in beeld te brengen. In een artikel dat binnenkort in het vaktijdschrift Astrophysical Journal Letters zal verschijnen, legt een team van planeetwetenschappers, onder leiding van Siteng Fan van het California Institute of Technology, uit hoe je meer te weten kunt komen over de omstandigheden op zulke planeten.

Fan en zijn collega’s zijn uitgegaan van ongeveer 10.000 opnamen van de planeet die we het beste kennen: de aarde. Deze opnamen zijn afkomstig uit de database van de recent uitgevallen NASA-satelliet DSCOVR die onze planeet van een afstand van anderhalf miljoen kilometer heeft bespied. Vanaf juni 2015 heeft deze satelliet ongeveer om de twee uur op tien verschillende golflengten opnamen van de aarde gemaakt.

De wetenschappers hebben deze detailrijke opnamen gereduceerd tot wat een buitenaardse astronoom zou kunnen zien. Het resultaat is een reeks van tien grafieken – één voor elke golflengte – die tonen hoe de helderheid van de draaiende aarde varieert ten gevolge van voorbijtrekkende continenten en wolkenpartijen.

Grilliger verloop

Ook een buitenaardse astronoom die onze planeet jarenlang in de gaten houdt, zou zulke grafieken kunnen maken. En omgekeerd kunnen aardse astronomen straks helderheidsgrafieken maken van verre exoplaneten. Fan en collega’s laten zien dat het in principe mogelijk is om hieruit af te leiden hoe land en water op de verre planeet zijn verdeeld en of er bewolking is.

Bij hun analyse maken de wetenschappers gebruik van een statistische techniek die hoofdcomponentenanalyse wordt genoemd. Dat is kort gezegd een methode om mogelijke samenhangen tussen gegevens op te sporen. Op die manier ‘ontdekten’ de onderzoekers dat de variaties in de helderheid van de aarde voor 96 procent zijn toe te schrijven aan twee factoren. De ene is de verdeling van land en water, die een geleidelijke helderheidsverandering veroorzaakt – een gevolg van de aardrotatie. De andere factor is de bewolkingsgraad, die een – deels seizoensafhankelijk – grilliger verloop vertoont.

Op basis van deze kennis hebben de onderzoekers de hier afgebeelde contourkaart van de aarde gemaakt. De doorgetrokken zwarte lijnen geven ruwweg de kustlijnen van de belangrijkste landmassa’s aan. In het midden ligt Afrika, rechtsboven Azië en links de beide Amerika’s. Erg nauwkeurig is de kaart niet, maar het is voldoende om er een inschatting van te kunnen maken of een planeet oceanen en wolken heeft.