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Potential Biosignatures in Super-Earth Atmospheres I. Spectral appearance of super-Earths around M dwarfs

Rauer, H und Gebauer, S und von Paris, P und Cabrera, J und Godolt, M und Grenfell, J L und Belu, A und Selsis, F. und Hedelt, P und Schreier, Franz (2011) Potential Biosignatures in Super-Earth Atmospheres I. Spectral appearance of super-Earths around M dwarfs. Astronomy and Astrophysics, 529 (A8), Seiten 1-14. EDP Science. DOI: 10.1051/0004-6361/201014368. ISSN 0004-6361.

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Offizielle URL: http://www.aanda.org/index.php?option=com_toc&url=/articles/aa/abs/2011/05/contents/contents.html

Kurzfassung

Atmospheric temperature and mixing ratio profiles of terrestrial planets vary with the spectral energy flux distribution for different types of M-dwarf stars and the planetary gravity. We investigate the resulting effects on the spectral appearance of molecular absorption bands, which are relevant as indicators for potential planetary habitability during primary and secondary eclipse for transiting terrestrial planets with Earth-like biomass emissions. Atmospheric profiles are computed using a plane-parallel, 1D climate model coupled with a chemistry model. We then calculate simulated spectra using a line-by-line radiative transfer model. We find that emission spectra during secondary eclipse show increasing absorption of methane, water, and ozone for planets orbiting quiet M0–M3 dwarfs and the active M-type star AD Leo compared with solar-type central stars. However, for planets orbiting very cool and quiet M dwarfs (M4 to M7), increasing temperatures in the mid-atmosphere lead to reduced absorption signals, which impedes the detection of molecules in these scenarios. Transmission spectra during primary eclipse show strong absorption features of CH4, N2O and H2O for planets orbiting quiet M0–M7 stars and AD Leo. The N2O absorption of an Earth-sized planet orbiting a quiet M7 star can even be as strong as the CO2 signal. However, ozone absorption decreases for planets orbiting these cool central stars owing to chemical effects in the atmosphere. To investigate the effect on the spectroscopic detection of absorption bands with potential future satellite missions, we compute signal-to-noise-ratios (SNR) for a James Webb Space Telescope (JWST)-like aperture telescope.

Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Potential Biosignatures in Super-Earth Atmospheres I. Spectral appearance of super-Earths around M dwarfs
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID
Rauer, Hheike.rauer@dlr.deNICHT SPEZIFIZIERT
Gebauer, STU BerlinNICHT SPEZIFIZIERT
von Paris, Pphilip.vonparis@dlr.deNICHT SPEZIFIZIERT
Cabrera, Jjuan.cabrera@dlr.deNICHT SPEZIFIZIERT
Godolt, MTU BerlinNICHT SPEZIFIZIERT
Grenfell, J LTU BerlinNICHT SPEZIFIZIERT
Belu, AUniversity of Bordeaux, Bordeaux, FranceNICHT SPEZIFIZIERT
Selsis, F.University of Bordeaux, Bordeaux, FranceNICHT SPEZIFIZIERT
Hedelt, PUniversity of Bordeaux, Bordeaux, FranceNICHT SPEZIFIZIERT
Schreier, Franzfranz.schreier@dlr.deNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Mai 2011
Erschienen in:Astronomy and Astrophysics
Referierte Publikation:Ja
In Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:529
DOI :10.1051/0004-6361/201014368
Seitenbereich:Seiten 1-14
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der Herausgeber
NICHT SPEZIFIZIERTaanda.org
Verlag:EDP Science
Name der Reihe:Planets and Planetary Systems
ISSN:0004-6361
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Biosignatures, Super-Earth, Atmospheres, Spectra
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Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > Atmosphärenprozessoren
Institut für Planetenforschung > Extrasolare Planeten und Atmosphären
Hinterlegt von: Stock, Joachim Wolfgang
Hinterlegt am:15 Jun 2011 12:47
Letzte Änderung:19 Jul 2016 17:28

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