Pomiar ciśnienia atmosferycznego odległej egzoplanety może wydawać się trudnym zadaniem, ale astronomowie z University of Washington opracowali teraz nową technikę, aby to zrobić.
Kiedy odkrycia egzoplanet po raz pierwszy zaczęły się pojawiać, astronomowie położyli nacisk na znalezienie planet w strefie nadającej się do zamieszkania - pasie wokół gwiazdy, w której woda nie marznie ani nie wrze. Ale charakteryzowanie środowiska i zamieszkiwania egzoplanety nie zależy od samej temperatury powierzchni planety.
Ciśnienie atmosferyczne jest równie ważne przy ocenie, czy powierzchnia egzoplanety może pomieścić ciekłą wodę. Każdy, kto zna się na biwakowaniu na dużych wysokościach, powinien dobrze zrozumieć, w jaki sposób ciśnienie wpływa na temperaturę wrzenia wody.
Metoda opracowana przez doktora Amit Misra polega na izolowaniu „dimerów” - połączonych par cząsteczek, które mają tendencję do tworzenia się pod wysokim ciśnieniem i gęstością w atmosferze planety - nie należy ich mylić z „monomerami”, które są po prostu swobodnie pływające molekuły. Chociaż istnieje wiele rodzajów dimerów, zespół badawczy skupił się wyłącznie na cząsteczkach tlenu, które są czasowo związane ze sobą poprzez wiązanie wodorowe.
Możemy pośrednio wykrywać dimery w atmosferze egzoplanety, gdy egzoplaneta przechodzi przed gwiazdą macierzystą. Gdy światło gwiazdy przechodzi przez cienką warstwę atmosfery planety, dimery pochłaniają pewne jego długości fal. Kiedy światło gwiazd dociera do Ziemi, jest odciśnięte chemicznymi odciskami palców dimerów.
Dimery absorbują światło w charakterystycznym wzorze, który zazwyczaj ma cztery piki z powodu ruchu obrotowego cząsteczek. Ale ilość absorpcji może się zmieniać w zależności od ciśnienia atmosferycznego i gęstości. Różnica ta jest znacznie wyraźniejsza w dimerach niż w monomerach, umożliwiając astronomom uzyskanie dodatkowych informacji o ciśnieniu atmosferycznym na podstawie stosunku tych dwóch sygnatur.
Podczas gdy dimery wodne zostały wykryte w atmosferze ziemskiej już w ubiegłym roku, potężne teleskopy, które wkrótce pojawią się w Internecie, mogą umożliwić astronomom stosowanie tej metody do obserwacji odległych egzoplanet. Zespół przeanalizował prawdopodobieństwo wykorzystania Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba do takiego wykrycia i stwierdził, że jest to trudne, ale możliwe.
Wykrywanie dimerów w atmosferze egzoplanety pomogłoby nam nie tylko ocenić ciśnienie atmosferyczne, a tym samym stan wody na powierzchni, ale także inne markery biosignaturowe. Tlen jest bezpośrednio związany z fotosyntezą i najprawdopodobniej nie będzie obfity w atmosferze egzoplanety, chyba że będzie regularnie wytwarzany przez glony lub inne rośliny.
„Więc jeśli znajdziemy dobrą docelową planetę, a ty możesz wykryć te cząsteczki dimeru - co może być możliwe w ciągu najbliższych 10–15 lat - to nie tylko powie ci coś o ciśnieniu, ale w rzeczywistości powie ci, że na tej planecie jest życie ”- powiedziała Misra w komunikacie prasowym.
Artykuł został opublikowany w lutowym numerze Astrobiology i jest dostępny do pobrania tutaj.
