Merkur-Transit: Wie Astrochemiker mit Licht nach Leben im All forschen
Ein besonderes astronomisches Ereignis wartet am Montag, dem 11. November, auf uns: Ein Merkur-Transit. Der kleinste Planet des Sonnensystems zieht ab 13.35 Uhr vor der Sonne vorbei und wird als dunkler Fleck auf der Sonne sichtbar sein. Was dieses Phänomen so besonders macht und welche Informationen es uns über das All liefert, erklärt Prof. Dr. Thomas Jüstel, Dekan unseres Fachbereichs Chemieingenieurwesen.
Prof. Dr. Thomas Jüstel ist Lichtexperte an unserem Fachbereich Chemieingenieurwesen und arbeitet viel mit optischen Spektrometern. (Foto: FH Münster/Robert Rieger)
Herr Prof. Jüstel, was passiert am Montag denn eigentlich genau?
Bei einem Merkur-Transit können wir den Merkur in Blickrichtung der Sonne sehen, wie er als dunkler Punkt vor der Sonne entlangwandert, ähnlich wie ein Sonnenfleck. Das ist eine eher seltene Angelegenheit, es findet nur 13 bis 14 Mal pro Jahrhundert statt. Und dieses Ereignis kann man nur bei den sogenannten inneren Planeten, nämlich Merkur und Venus beobachten.
Was macht dieses Ereignis so besonders?
Der Merkur-Transit liefert uns viele wichtige Informationen über den Planeten und seine dünne Atmosphäre. Denn Messungen vor Ort sind nicht so einfach durchzuführen, denn dort ist es mit bis zu 430 Grad so heiß, dass Blei schmelzen würde. Darum hatten bisher nur zwei Weltraummissionen den Merkur zum Ziel. „Astrochemiker“ greifen also auf die optische Spektroskopie zurück – eine analytische Methode, mit der man aus der Modulation von Licht Informationen zieht. Und das geht bei einem Merkur-Transit besonders gut.
Das heißt, wir analysieren auf der Erde das Licht, das von Merkur hier bei uns ankommt?
Nicht das Licht von Merkur selbst, denn der Planet wird ja – wie die Erde auch – nur von der Sonne angestrahlt, ist also kein selbstleuchtendes Objekt. Vielmehr analysieren wir reflektiertes Sonnenlicht, das die Oberfläche des Merkurs zurückwirft. Dieses wird spektral analysiert, was wiederum Rückschlüsse auf die Oberflächenchemie zulässt. Wenn man die Lichtkurve und das Lichtspektrum während eines Transits beobachtet, spricht man von der Transit-Methode.
Was hat man durch die Spektroskopie denn schon über Merkur erfahren?
Dank der sogenannten Fraunhoferlinien im Spektrum des Sonnenlichts konnte man beispielsweise etwas über die Dichte und chemische Zusammensetzung der Atmosphäre erfahren. Die Merkur-Atmosphäre ist sehr dünn, das heißt billionenfach dünner als die der Erde. Das bedeutet, dass dort nur wenige Tausend Atome pro Kubikzentimeter vorhanden sind. Hauptbestandteile der Atmosphäre sind unter anderem Metalle wie Natrium und Kalium, die der Sonnenwind aus der Oberfläche geschlagen hat. Der Sonnenwind attackiert die Mineralien der Merkurkruste, und die aufgewirbelten Atome sammeln sich in einem bis zu zwei Millionen Kilometer langen gasförmigen Schweif entlang der Merkurbahn. Die Spektroskopie des reflektierten Lichts ist schwierig, da Merkur der dunkelste Planet in unserem Sonnensystem ist. Seine Albedo – also sein Helligkeitsgrad – liegt bei nur 0,119. Das bedeutet, dass er nur knapp zwölf Prozent des Sonnenlichts reflektiert. Ungefähr so wenig wie unser Mond. Zum Vergleich: Die Erde reflektiert fast 31 Prozent des Sonnenlichts. Darum ist der Merkur-Transit für die Spektralanalyse so interessant.
Was bringen diese Informationen?
Astronomen und Chemiker können auf diese Weise im All Planeten mit einer Atmosphäre untersuchen und deren Zusammensetzung analysieren. Dahinter steckt die spannende Frage: Gibt es da draußen Leben? Damit sich Leben entwickeln kann, sollte eine Atmosphäre mit den Molekülen Methan, Ozon, Sauerstoff und Wasser vorhanden sein. Danach wird gesucht! Inzwischen sind mehr als 4.000 Exoplaneten, die um andere Sterne als unsere Sonne kreisen, entdeckt worden, vor allem von Teleskopen im Weltraum, die auch geeignete Spektrometer an Bord haben. Und tatsächlich hat das Hubble-Weltraumteleskop erst kürzlich bei einem Exoplaneten Wasser in der Atmosphäre gefunden: K2-18 b. Er ist etwa 112 Lichtjahre von uns entfernt, doch die Analyse der Infrarotstrahlung des Sternenlichts während des Transits des Planeten hat trotz dieser riesigen Entfernung die bahnbrechende Entdeckung von Wasser auf einem Exoplaneten ermöglicht.
Werden Sie den Merkur-Transit auch selber beobachten?
Ich habe es mir auf jeden Fall vorgenommen, wenn die Wetterbedingungen es zulassen, und werde gegebenenfalls ein Teleskop mit Sonnenfilter im Büro aufstellen. Der Sonnenfilter ist übrigens absolut lebensnotwendig! Wer den Merkur-Transit beobachten will, braucht ihn unbedingt, sonst kann man sich leicht die Augen verletzen. Man kann Merkur natürlich am besten durch ein professionelles Teleskop live beobachten, das geht zum Beispiel am Planetarium Münster. Ein einfaches Fernglas mit Sonnenfilter reicht allerdings nicht für die Beobachtung, weil typische Feldstecher nur eine zehnfache Vergrößerung bieten.