Detectabilidad de biofirmas de superficie para exoplanetas rocosos fotografiados directamente

Modelar la detección de vida nunca ha sido más oportuno. Con los telescopios espaciales de próxima generación, como el concepto del Observatorio de Mundos Habitables (HWO) en desarrollo, comenzaremos a caracterizar exoplanetas rocosos potencialmente similares a la Tierra.

Sin embargo, en la actualidad, pocos espectros planetarios realistas que contengan biofirmas de superficie se han comparado con modelos de instrumentos telescópicos de imágenes directas. Por lo tanto, utilizamos un modelo de ruido de instrumento HWO para evaluar la detección de biofirmas de superficie asociadas con extremófilos oxigénicos, anoxigénicos y no fotosintéticos.

Combinamos el modelo del telescopio HWO con un modelo de transferencia radiativa 1D para estimar los tiempos de exposición necesarios para detectar cada biofirma en planetas con diferentes coberturas microbianas globales y concentraciones de vapor de agua atmosférico. Para los planetas modelados con una cobertura de nubes del 0 al 50%, determinamos los pigmentos y el borde rojo se puede detectar en 1000 horas (100 horas) a distancias inferiores a 15 unidades (11 unidades). Sin embargo, ángulos de trabajo internos más estrechos del telescopio (2,5 lambda/D) permitirían la detección de la biofirma de la superficie a mayores distancias.

Las biofirmas fotosintéticas anoxigénicas también podrían ser más fácilmente detectables que los pigmentos no fotosintéticos y el borde rojo fotosintético en comparación con una pendiente de óxido de hierro falsamente positiva. Las futuras misiones de detección de vida deberían evaluar la influencia de los falsos positivos en la detección de múltiples biofirmas de superficie.

Imágenes de los cuatro microbios utilizados en este estudio. Las esteras microbianas de color negro y naranja (arriba a la izquierda y a la derecha, respectivamente) son comunidades microbianas fotosintéticas oxigenadas de la cuenca Fryxell del valle de Taylor, en la Antártida. Las barras de escala en ambas imágenes son de 10 cm. Los espectros e imágenes fueron recolectados en campo como parte de la base de datos de Borges et al. (2023). Artrobacterias sp. y 42 Ectothiorhodospira sp. Calle. BSL-9 (abajo a la izquierda y a la derecha, respectivamente) son microbios fotosintéticos anoxigénicos y no fotosintéticos cultivados en filtros de 2,5 cm de diámetro en el laboratorio en el trabajo de Hegde et al. (2015). Las imágenes y los espectros son de Hegde et al. (2015). — astro-ph.EP

Schuyler R. Borges, Gabrielle G. Jones, Tyler D. Robinson

Comentarios: en prensa; versión aceptada, antes de publicar la revista
Asignaturas: Astrofísica terrestre y planetaria (astro-ph.EP)
Citar como: arXiv:2404.16126 [astro-ph.EP] (o arXiv:2404.16126v1 [astro-ph.EP] para esta versión)
DOI asociado:
https://doi.org/10.1089/ast.2023.0099
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Por: Tyler Robinson
[v1] Miércoles, 24 de abril de 2024 6:31:17 p. m. UTC (2705 KB)
https://arxiv.org/abs/2404.16126
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