El efecto de los rayos en la química atmosférica exoplanetaria y posibles biofirmas.

Se ha sugerido que los rayos desempeñan un papel en la catalización de la aparición de especies químicas biodisponibles. Las futuras misiones (PLATO, ARIEL, HWO, LIFE) y los vehículos terrestres ELT investigarán las atmósferas de exoplanetas potencialmente habitables.

Nuestro objetivo es estudiar el efecto de los rayos en la química atmosférica, cómo afecta a las biofirmas falsas positivas y falsas negativas, y si su efecto se puede observar en extraterrestres y en planetas TRAPPIST-1. Utilizamos una combinación de experimentos de laboratorio y modelos de transporte fotoquímico y radiativo.

Con experimentos de descarga de chispas en N2-CO2-H2 Mezclas de gases, que representan una variedad de posibles atmósferas para planetas rocosos, estudiamos la producción de posibles firmas de rayos (CO, NO) y posibles gases de firma biológica (N2Oh, no3el capítulo4) e importantes precursores prebióticos (HCN, urea).

Se han realizado simulaciones fotoquímicas de las atmósferas ricas y deficientes en oxígeno de planetas rocosos en las zonas habitables del Sol y TRAPPIST-1 para una variedad de velocidades de relámpagos. Los espectros sintéticos se calculan utilizando tecnología SMART para estudiar los espectros de reflexión, emisión y transmisión en la atmósfera.

Los rayos mejoran las propiedades espectrales del NO, NO2y, en algunos casos, dióxido de carbono; el capítulo4 Y C2h6 Se puede promover indirectamente. Los rayos con una frecuencia de destellos ligeramente superior a la de la Tierra moderna pueden enmascarar las propiedades del ozono en la biosfera rica en oxígeno, haciendo que la biosfera sea difícil de detectar.

Diagrama esquemático de la configuración experimental para el experimento de vacío. Publicado por primera vez en Barth et al. (2023) de Springer Nature. — Doctorado en Astronomía EP

Las tasas de relámpagos al menos diez veces mayores que en la Tierra moderna podrían enmascarar la presencia de ozono en la atmósfera abiótica y deficiente en oxígeno de un planeta que orbita una enana M tardía, reduciendo la probabilidad de detección de vida con falsos positivos. Las tasas umbral de relámpagos para eliminar biofirmas falsas positivas de oxígeno y ozono en planetas que orbitan enanas ultrafrías son hasta diez veces la tasa de relámpagos moderna, lo que sugiere que los rayos no siempre pueden prevenir estos escenarios falsos positivos.

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La abundancia final de gases ([g] ; óxido nitroso (n2O) y metano (CH4 ) y cianuro de hidrógeno (HCN), óxido nítrico (NO) y amoníaco (NH3 )) y acuoso ([aq] ) productos (CN–, nitrito + nitrato, NH + 4 y urea) en experimentos nocturnos. Los puntos de datos representan experimentos individuales con CO variado.2 Fracciones. Experimentos sin ningún H2 Y una compañía2 Están indicados por cuadrados y no están incluidos en los ajustes. Las líneas son las mejores líneas lineales para la dependencia entre una compañía2 Concentración y máxima abundancia de productos. Las mediciones por debajo del límite de detección (flechas) se incluyen como (límite de detección/√2) en el proceso de ajuste. Las áreas sombreadas dan un rango de 1σ. No se muestra ningún ajuste para el metano porque todos los valores medidos están dentro de 1σ de 0 (línea roja), para el óxido nitroso porque no hay una tendencia clara en los datos y para la urea, ya que la mayoría de las mediciones de una compañía2 > 1% por debajo del límite de detección. Las abundancias de HCN y NH3 se calculan a partir de las abundancias acuosas medidas de CN– y NH3. + 4 , respectivamente. — Doctorado en Astronomía EP

Patricio Barth, Eva E. Stocken, Christian Helling, Edward W. Schwietermann, John Tilling
Comentarios: Aceptado para publicación en Astronomía y Astrofísica. 30 páginas, 22 figuras (incluido el apéndice)
Temas: La Tierra y la astrofísica planetaria (astro-ph.EP)
Citar como: arXiv:2402.13682 [astro-ph.EP] (o arXiv:2402.13682v1 [astro-ph.EP] para esta versión)
Día de entrega
Por: Patricio Barth
[v1] Miércoles 21 de febrero de 2024, 10:34:53 UTC (1360 KB)
https://arxiv.org/abs/2402.13682
Astrobiología

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