Måling af atmosfærisk tryk fra en fjern exoplanet kan virke som en skræmmende opgave, men astronomer ved University of Washington har nu udviklet en ny teknik til at gøre netop det.
Da eksoplanet-opdagelser først begyndte at rulle ind, lagde astronomer vægt på at finde planeter inden for den beboelige zone - båndet omkring en stjerne, hvor vand hverken fryser eller koger. Men det at karakterisere en eksoplanets miljø og levedygtighed er ikke afhængig af planetens overfladetemperatur alene.
Atmosfærisk tryk er lige så vigtigt ved måling af, om overfladen af en exoplanet sandsynligvis kan indeholde flydende vand. Enhver, der kender camping i høj højde, skal have en god forståelse af, hvordan pres påvirker vandets kogepunkt.
Metoden udviklet af Amit Misra, en ph.d.-kandidat, involverer at isolere "dimere" - bundne par molekyler, der har tendens til at dannes ved høje tryk og densiteter i en planetens atmosfære - for ikke at forveksle med "monomerer", som simpelthen er fritflydende molekyler. Mens der er mange typer dimere, fokuserede forskerteamet udelukkende på iltmolekyler, som midlertidigt er bundet til hinanden gennem brintbinding.
Vi kan indirekte detektere dimere i en eksoplanet's atmosfære, når eksoplaneten passerer foran sin værtsstjerne. Når stjernens lys passerer gennem et tyndt lag af planetens atmosfære, absorberer dimerne visse bølgelængder af det. Når stjernelyset når jorden, er det påtrykt dimerernes kemiske fingeraftryk.
Dimere absorberer lys i et karakteristisk mønster, som typisk har fire toppe på grund af molekylernes rotationsbevægelse. Men absorptionsmængden kan ændre sig afhængigt af det atmosfæriske tryk og densitet. Denne forskel er meget mere udtalt i dimerer end i monomerer, hvilket gør det muligt for astronomer at få yderligere oplysninger om det atmosfæriske tryk baseret på forholdet mellem disse to underskrifter.
Mens vanddimerer blev opdaget i jordens atmosfære allerede i sidste år, kan kraftige teleskoper, der snart kommer online, gøre det muligt for astronomer at bruge denne metode til at observere fjerne exoplaneter. Holdet analyserede sandsynligheden for at bruge James Webb-rumteleskopet til at foretage en sådan detektion og fandt det udfordrende, men muligt.
Detektering af dimerer i en eksoplanet's atmosfære ville ikke kun hjælpe os med at evaluere det atmosfæriske tryk og derfor tilstanden af vand på overfladen, men også andre biosignaturmarkører. Oxygen er direkte bundet til fotosyntesen og vil sandsynligvis ikke være rigeligt i en exoplanets atmosfære, medmindre den regelmæssigt produceres af alger eller andre planter.
”Så hvis vi finder en god målplanet, og du kunne opdage disse dimere molekyler - som muligvis er mulig inden for de næste 10 til 15 år - ville det ikke kun fortælle dig noget om pres, men faktisk fortælle dig, at der er liv på den planet , ”Sagde Misra i en pressemeddelelse.
Papiret er blevet offentliggjort i februarudgaven af Astrobiology og kan downloades her.
