Mit JWST können Präbiosignaturmoleküle in gemäßigten Exoplanetenatmosphären nachgewiesen werden

Die Suche nach Biosignaturen auf Exoplaneten verbindet die Bereiche Biologie und Biochemie mit astronomischer Beobachtung, mit der Hoffnung, Hinweise auf aktive biologische Prozesse auf Welten außerhalb des Sonnensystems zu finden.

Hier konzentrieren wir uns auf einen komplementären Aspekt der Exoplanetencharakterisierung, der Astronomie mit präbiotischer Chemie verbindet: die Suche nach Molekülen, die mit dem Ursprung des Lebens in Verbindung stehen, den Präbiosignaturen. Präbiosignaturuntersuchungen in Planetenatmosphären bieten das Potenzial, sowohl die Allgegenwart des Lebens in der Galaxie einzuschränken als auch wichtige Tests aktueller präbiotischer Synthesen außerhalb der Laborumgebung bereitzustellen.

Hier quantifizieren wir die Mindesthäufigkeit identifizierter Präbiosignaturmoleküle, die für den Nachweis durch Transmissionsspektroskopie mit JWST erforderlich wäre.

Wir betrachten Präbiosignaturen auf fünf Klassen terrestrischer Planeten: einem Ozeanplaneten, einem Vulkanplaneten, einem Post-Impakt-Planeten, einer Supererde und einem frühen Erdanalog. Mithilfe einer neuartigen Modellierungs- und Erkennungstestpipeline mit simuliertem JWST-Rauschen ermitteln wir die Erkennungsschwellen von Cyanwasserstoff (HCN), Schwefelwasserstoff (H2S), Cyanoacetylen (HC3N), Ammoniak (NH3), Methan (CH4) und Acetylen (C2H2). ), Schwefeldioxid (SO2), Stickoxid (NO), Formaldehyd (CH2O) und Kohlenmonoxid (CO) in einer Vielzahl von Atmosphären mit niedrigem mittleren Molekulargewicht (<5).

Wir testen die Abhängigkeit dieser Erkennungsschwellen vom M-Zwergzielstern und der Anzahl der beobachteten Transite und stellen fest, dass eine bescheidene Anzahl von Transiten (1-10) erforderlich ist, um Präbiosignaturen auf zahlreichen Kandidatenplaneten zu erkennen, einschließlich TRAPPIST-1e mit einem hohen Mittelwert Molekulargewichtsatmosphäre. Wir sind der Meinung, dass das Instrument NIRSpec G395M/H am besten für die Erkennung der meisten Präbiosignaturen geeignet ist.

Alastair Claringbold, Paul Rimmer, Sarah Rugheimer, Oliver Shorttle

Kommentare: 28 Seiten, 12 Abbildungen, zur Veröffentlichung in AJ angenommen. Themen: Earth and Planetary Astrophysics (astro-ph.EP) Zitieren als: arXiv:2306.02897 [astro-ph.EP] (oder arXiv:2306.02897v1 [astro-ph.EP ] für diese Version)EinreichungsverlaufVon: Alastair Claringbold[v1] Mo, 5. Juni 2023 14:05:07 UTC (5.257 KB)https://arxiv.org/abs/2306.02897Astrobiologie, Astrochemie

SpaceRef-Mitbegründer, Explorers Club Fellow, Ex-NASA, Auswärtsteams, Journalist, Weltraum- und Astrobiologie, ehemaliger Bergsteiger.