Å måle atmosfæretrykket fra en fjern eksoplanett kan virke som en skremmende oppgave, men astronomer ved University of Washington har nå utviklet en ny teknikk for å gjøre nettopp det.
Da eksoplanettfunn først begynte å rulle inn, la astronomer vekt på å finne planeter innenfor den beboelige sonen - bandet rundt en stjerne der vann verken fryser eller koker. Men å karakterisere et eksoplanets miljø og levedyktighet er ikke avhengig av planetens overflatetemperatur alene.
Atmosfærisk trykk er like viktig når man måler hvorvidt overflaten til en exoplanet kan inneholde flytende vann eller ikke. Alle som er kjent med camping i høy høyde, skal ha god forståelse for hvordan press påvirker vannets kokepunkt.
Metoden utviklet av Amit Misra, en doktorgradskandidat, innebærer å isolere "dimerer" - bundne par molekyler som har en tendens til å danne seg ved høyt trykk og tetthet i en planetens atmosfære - for ikke å forveksle med "monomerer", som ganske enkelt er frittflytende molekyler. Mens det er mange typer dimerer, fokuserte forskerteamet utelukkende på oksygenmolekyler, som er midlertidig bundet til hverandre gjennom hydrogenbinding.
Vi kan indirekte oppdage dimerer i en eksoplanetts atmosfære når eksoplaneten passerer foran vertsstjernen. Når stjernens lys passerer gjennom et tynt lag av planetens atmosfære, absorberer dimrene visse bølgelengder av den. Når stjernelyset når jorden, er det påtrykt de kjemiske fingeravtrykkene til dimeren.
Dimere absorberer lys i et særegent mønster, som typisk har fire topper på grunn av molekylenes rotasjonsbevegelse. Men absorpsjonsmengden kan endre seg avhengig av atmosfæretrykk og tetthet. Denne forskjellen er mye mer uttalt i dimerer enn i monomerer, slik at astronomer kan få ytterligere informasjon om atmosfæretrykket basert på forholdet mellom disse to signaturene.
Mens vanndimerer ble oppdaget i jordas atmosfære allerede i fjor, kan kraftige teleskoper som snart kommer på nettet gjøre det mulig for astronomer å bruke denne metoden for å observere fjerne eksoplaneter. Teamet analyserte sannsynligheten for å bruke James Webb romteleskop for å gjøre en slik deteksjon og synes det var utfordrende, men mulig.
Å oppdage dimerer i en eksoplanetts atmosfære ville ikke bare hjelpe oss med å evaluere atmosfæretrykket, og derfor tilstanden til vann på overflaten, men også andre biosignaturmarkører. Oksygen er direkte bundet til fotosyntesen, og vil sannsynligvis ikke være rikelig i en eksoplanets atmosfære med mindre det produseres regelmessig av alger eller andre planter.
"Så hvis vi finner en god målplanet, og du kan oppdage disse dimere molekylene - noe som kan være mulig i løpet av de neste 10 til 15 årene - vil ikke bare fortelle deg noe om press, men faktisk fortelle deg at det er liv på den planeten , Sa Misra i en pressemelding.
Oppgaven er publisert i februarutgaven av Astrobiology og er tilgjengelig for nedlasting her.
