Las moléculas de prebiofirma se pueden detectar en atmósferas de exoplanetas templados con JWST

La búsqueda de firmas biológicas en exoplanetas conecta los campos de la biología y la bioquímica con la observación astronómica, con la esperanza de que podamos detectar evidencia de procesos biológicos activos en mundos fuera del sistema solar.

Aquí nos enfocamos en un aspecto complementario de la caracterización de exoplanetas que conecta la astronomía con la química prebiótica: la búsqueda de moléculas asociadas con el origen de la vida, prebiofirmas. Las encuestas de prebiofirmas en atmósferas planetarias ofrecen el potencial tanto para restringir la ubicuidad de la vida en la galaxia como para proporcionar pruebas importantes de las síntesis prebióticas actuales fuera del entorno de laboratorio.

Aquí, cuantificamos la abundancia mínima de moléculas de prebiofirma identificadas que serían necesarias para la detección mediante espectroscopia de transmisión utilizando JWST.

Consideramos prebiofirmas en cinco clases de planetas terrestres: un planeta oceánico, un planeta volcánico, un planeta posterior al impacto, una súper Tierra y un análogo de la Tierra primitiva. Usando una tubería de prueba de detección y modelado novedosa, con ruido JWST simulado, encontramos los umbrales de detección de cianuro de hidrógeno (HCN), sulfuro de hidrógeno (H2S), cianoacetileno (HC3N), amoníaco (NH3), metano (CH4), acetileno (C2H2 ), dióxido de azufre (SO2), óxido nítrico (NO), formaldehído (CH2O) y monóxido de carbono (CO) en una variedad de atmósferas de bajo peso molecular medio (<5).

Probamos la dependencia de estos umbrales de detección en la estrella objetivo enana M y la cantidad de tránsitos observados, encontrando que se requiere una cantidad modesta de tránsitos (1-10) para detectar prebiofirmas en numerosos planetas candidatos, incluido TRAPPIST-1e con una media alta atmósfera de peso molecular. Encontramos que el instrumento NIRSpec G395M/H es el más adecuado para detectar la mayoría de las prebiofirmas.

Alastair ClaringboldPaul RimmerSarah RugheimerOliver Shorttle

Comentarios: 28 páginas, 12 figuras, aceptado para publicación en AJTemas: Astrofísica terrestre y planetaria (astro-ph.EP)Citar como: arXiv:2306.02897 [astro-ph.EP] (o arXiv:2306.02897v1 [astro-ph.EP] ] para esta versión)Historial de envíoDe: Alastair Claringbold[v1] Lunes, 5 de junio de 2023 14:05:07 UTC (5,257 KB)https://arxiv.org/abs/2306.02897Astrobiología, Astroquímica

Cofundador de SpaceRef, Explorers Club Fellow, ex-NASA, Away Teams, Periodista, Space & Astrobiology, Escalador retirado.