Des molécules de prébiosignature peuvent être détectées dans les atmosphères tempérées d’exoplanètes avec JWST

La recherche de biosignatures sur les exoplanètes relie les domaines de la biologie et de la biochimie à l’observation astronomique, dans l’espoir de détecter des preuves de processus biologiques actifs sur des mondes extérieurs au système solaire.

Nous nous concentrons ici sur un aspect complémentaire de la caractérisation des exoplanètes reliant l’astronomie à la chimie prébiotique : la recherche de molécules associées à l’origine de la vie, les prébiosignatures. Les études de prébiosignature dans les atmosphères planétaires offrent le potentiel à la fois de limiter l’ubiquité de la vie dans la galaxie et de fournir des tests importants sur les synthèses prébiotiques actuelles en dehors du laboratoire.

Ici, nous quantifions l’abondance minimale de molécules de prébiosignature identifiées qui seraient nécessaires pour la détection par spectroscopie de transmission à l’aide de JWST.

Nous considérons les prébiosignatures sur cinq classes de planètes terrestres : une planète océanique, une planète volcanique, une planète post-impact, une super-Terre et un analogue précoce de la Terre. À l'aide d'un nouveau pipeline de tests de modélisation et de détection, avec bruit JWST simulé, nous trouvons les seuils de détection du cyanure d'hydrogène (HCN), du sulfure d'hydrogène (H2S), du cyanoacétylène (HC3N), de l'ammoniac (NH3), du méthane (CH4), de l'acétylène (C2H2). ), le dioxyde de soufre (SO2), l'oxyde nitrique (NO), le formaldéhyde (CH2O) et le monoxyde de carbone (CO) dans diverses atmosphères de faible poids moléculaire moyen (<5).

Nous testons la dépendance de ces seuils de détection sur l'étoile cible naine M et le nombre de transits observés, constatant qu'un nombre modeste de transits (1-10) sont nécessaires pour détecter les prébiosignatures sur de nombreuses planètes candidates, y compris TRAPPIST-1e avec une moyenne élevée. atmosphère de poids moléculaire. Nous constatons que l’instrument NIRSpec G395M/H est le mieux adapté pour détecter la plupart des prébiosignatures.

Alastair Claringbold, Paul Rimmer, Sarah Rugheimer, Oliver Shorttle

Commentaires : 28 pages, 12 figures, acceptés pour publication dans AJSujets : Earth and Planetary Astrophysics (astro-ph.EP)Citer comme : arXiv:2306.02897 [astro-ph.EP] (ou arXiv:2306.02897v1 [astro-ph.EP ] pour cette version)Historique des soumissionsDe : Alastair Claringbold[v1] Lun, 5 juin 2023 14:05:07 UTC (5 257 Ko)https://arxiv.org/abs/2306.02897Astrobiologie, Astrochimie

Co-fondateur de SpaceRef, membre du Explorers Club, ex-NASA, équipes extérieures, journaliste, espace et astrobiologie, grimpeur périmé.