Bestemmelse af grundstoffer – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Astrofysik > Bestemmelse af grundst...

05. marts 2017

Bestemmelse af grundstoffer

Hej Spørg om Fysik
Jeg har ofte undret mig over, at man vha. astronomiske observationer fra et teleskop på jorden kan bestemme hvilke grundstoffer en planets overflade består af. Jeg formoder, at man anvender en form for spektrometer.

Mit spørgsmål er som følger: Jeg har to ens hermetisk lukkede glasbeholdere, hvor der er atmosfærisk luft i den ene og brint i den anden. Findes der måleudstyr (laserlys e.lign.) som kan 'udpege' hvilken af beholderne der indeholder brint?

Løsningen skal helst være baseret på ensidig måling – uden spejle eller lign. på 'bagsiden' af beholderne.

Med venlig hilsen
J A

Når man søger at bestemme hvilke stoffer, der findes på en fremmed planet, undersøger man ganske rigtigt spekteret fra planeten. Det gør man ved at sætte, det man kalder , et optisk gitter ind i strålegangen i kikkerten, i princippet kunne det også være en prisme.

Eksempler på gasspektre

Det at finde planeten sker oftest ved, at man undersøger lyskurven for en stjerne, og så ser man et lille dyk, når en planet kommer imellem os og stjernen og skygger lidt. Man kan også observere, at der er en del af spekteret, som viser noget, der har en hastighed, og der er flere andre metoder. Man kan evt. se på spekteret lige ved planetens overflade, hvis man er tæt nok på, til at det kan lade sig gøre. Der vil stjernens lys gå igennem et eventuelt luftlag på planeten, og man kan så se spekteret. Det man bl.a. vil kikke interesseret efter er linjer fra ilt eller evt. klorofyl. Ilt er ikke nogen naturlig bestanddel af en atmosfære, med mindre der er en eller anden form for liv, det bindes ellers til en meget lang række mineraler, så det skal produceres, f.eks. af klorofyl.

Er man i stand til at se reflekteret lys fra stjernen på planetens overflade, kan man få oplysninger om stofferne på overfladen.

Hvis man har glasbeholdere med gasser, gør man stort set det samme. Det man oftest ville foretrække er, at belyse beholderne fra bagsiden, og se på lyset der kommer igennem. Man kan også belyse fra forsiden, og måle på det reflekterede lys. Principielt skal der belyses på en eller anden måde, fordi atomerne i gassen indeni glasbeholderne skal anslås, dvs. de skal have tilført energi så man kan se spektrallinjerne. Man skal altså kunne få lys med en passende energi ind i glasbeholderen, ellers ser man intet.

Interessante exoplaneter som er jordlignende

De gasser, der er i luften kan være et problem, f.eks. ilt, fordi ilten i luften så også anslås, men man kan jo anbringe beholderne i vakuum, så er problem løst. Et andet problem kan være hvilke spektrallinjer der stoppes af glasset. Glasset skal naturligvis være af en type, der tillader de aktuelle spektrallinjer at komme igennem.

Atmosfærens vinduer

Det er også et bekendt problem i astronomien, at jordens atmosfære stopper en række bølgelængder, og hvor vi kun kan lave spektre i de ”vinduer”, hvor spektrallinjerne kan gå igennem. Det problem er løst med rumbaserede teleskoper. Lidt besværligt og dyrt, men et meget stort fremskridt, fordi det også fjerner atmosfærisk uro (og så er udsigten aldrig lukket af skyer fra atmosfæren).

Med venlig hilsen
Malte Olsen

NASA hubbleteleskopet