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Espectro-polarimetría óptica e infrarroja del brillo de la Tierra.

Autor/es: P. A. Miles Páez, E. Pallé & M. R. Zapatero Osorio.

Referencia: 2014, A&A | Enlace

Nuestras medidas de polarización de la luz reflejada por la Tierra (línea azul) comparadas con valores de la literatura. Para mejorar la señal ruido nuestro espectro infrarrojo ha sido promediado cada 10 píxeles en la dirección espectral. Las incertidumbres en las medidas del grado de polarización lineal para cada longitud de onda se representan en gris como barras verticales. Las longitudes de onda donde la absorción telúrica es muy intensa han sido removidas. Algunas especies moleculares que aparecen en emisión, tales como O2 o H2O, aparecen etiquetadas. Esta emisión es debida a que la absorción atmosférica en ese rango de longitudes de onda sólo deja que las capas más altas de la atmósfera contribuyan a la luz que refleja nuestro planeta, debido a esto, esta luz sufrirá menos procesos de interacción con moléculas y aerosoles originando valores más altos de polarización. La línea vertical discontinua de color gris indica el rango cubierto por ALFOSC y LIRIS.
Nuestras medidas de polarización de la luz reflejada por la Tierra (línea azul) comparadas con valores de la literatura. Para mejorar la señal ruido nuestro espectro infrarrojo ha sido promediado cada 10 píxeles en la dirección espectral. Las incertidumbres en las medidas del grado de polarización lineal para cada longitud de onda se representan en gris como barras verticales. Las longitudes de onda donde la absorción telúrica es muy intensa han sido removidas. Algunas especies moleculares que aparecen en emisión, tales como O2 o H2O, aparecen etiquetadas. Esta emisión es debida a que la absorción atmosférica en ese rango de longitudes de onda sólo deja que las capas más altas de la atmósfera contribuyan a la luz que refleja nuestro planeta, debido a esto, esta luz sufrirá menos procesos de interacción con moléculas y aerosoles originando valores más altos de polarización. La línea vertical discontinua de color gris indica el rango cubierto por ALFOSC y LIRIS.

Motivación: En este trabajo pretendemos extender los conocimientos actuales sobre el espectro total  de polarización  de nuestro planeta desde el rango visible hasta el infrarrojo cercano. Algunos de los biomarcadores más importantes como el O2  o el vapor de agua absorben parte de la luz que llega a la atmósfera terrestre, por lo que se espera  que la luz  reflejada por nuestro planeta se encuentre polarizada en las longitudes de onda de estas moléculas.  

Métodos: Medimos la señal espectro-polarimétrica de la Tierra en el óptico (0.4-0.9 μm) y en el infrarrojo cercano (0.9-2.3 μm) mediante la observación del lado oscuro de la Luna. La resolución espectral de estos datos (2.51 nm en el óptico y 1.83 nm y 2.91 nm en el infrarrojo cercano)  es suficiente para resolver los rasgos moleculares más característicos de la atmósfera terrestre.


Resultados:  Encontramos que los valores más altos de polarización lineal (≥10%) se producen hacia longitudes de onda cortas, es decir hacia el azul, en concordancia con estudios previos. También  se observa que la polarización lineal decrece hacia longitudes de onda rojas hasta llegar a 0.8 μm, a partir de la cual se mantiene aproximadamente plana. En el infrarrojo cercano, medimos un grado de polarización lineal de  aproximadamente 4.5% en el continuo. Además, detectamos rasgos moleculares en el espectro polarimétrico: O2  a 0.760 y 1.25 μm y H2O a 0.653-0.725, 0.780-0.825, 0.93 y 1.12 μm. La mayoría de estos rasgos muestran un grado de polarización por encima del continuo. En particular, la banda de H2O a 1.12 μm presenta un grado de polarización tan alto como el registrado en las longitudes más azules. Estos rasgos pueden convertirse en una potente herramienta para caracterizar, en luz polarizada, los futuros planetas tipo Tierra que se descubran.

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