Bisher wurden über 5.500 Exoplaneten entdeckt, darunter Dutzende in der habitablen Zone ihrer Sterne. Der direkte Nachweis von flüssigen Ozeanen auf diesen Planeten gelang jedoch noch nicht. Eine neue Studie der Universität Arizona untersucht nun eine Methode, um Ozeane anhand von Lichtreflexionen zu identifizieren.
Spekulare Reflexion als Nachweismethode
Die sogenannte „Glint“-Methode nutzt die spekulare Reflexion von Licht auf Wasseroberflächen. Im Gegensatz zu Landmassen, die Licht diffus streuen, wirkt Wasser wie ein Spiegel. Besonders deutlich wird dieser Effekt bei flachen Einfallswinkeln, wie sie während der Sichelphase eines Exoplaneten auftreten. In dieser Phase reflektiert das Wasser das Sternlicht direkt in Richtung des Teleskops.
Der Effekt ist bereits aus unserem Sonnensystem bekannt: Die Cassini-Sonde detektierte 2009 Reflexionen von Kohlenwasserstoff-Seen auf Titan. Auch bei Erdbeobachtungen durch die Galileo-Sonde wurden Ozeanreflexionen nachgewiesen.
Technische Herausforderungen und Lösungsansätze
Forscher modifizierten das atmosphärische Analysetool „rfast“ um Ozeanreflexionen zu erkennen. Das Cox-Munk-Modell berücksichtigt dabei Wellenbewegungen und Windgeschwindigkeiten. Entscheidend ist der Beobachtungswinkel: Ab 120° Phasenwinkel tritt der sogenannte „Glint Reddening“-Effekt auf, bei dem Rayleigh-Streuung in der Atmosphäre blaues Licht filtert und rötliche Reflexionen hinterlässt.
Diese Erkenntnis erleichtert die Planung des Habitable Worlds Observatory (HWO), da der benötigte Beobachtungswinkel geringer ist als bisher angenommen. Wolkenbedeckung bleibt jedoch eine Herausforderung – sie kann Ozeanreflexionen verdecken oder falsche Signale erzeugen.
Die Studie zeigt, dass trotz technischer Limitationen der Nachweis von Exoplaneten-Ozeanen möglich ist. Weitere Erdbeobachtungsdaten sollen die Methode verfeinern, bevor sie beim HWO zum Einsatz kommt.
- Eleanor Cornish et al, Retrieving Ocean Glint Reflectance Signatures from Directly Imaged Earth-like Exoplanets, arXiv (2026). DOI: 10.48550/arxiv.2609.04597
- Journal information: Astrophysical Journal, arXiv
- Quelle: Phys.org