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Distinguishing between Wet and Dry Atmospheres of TRAPPIST-1 e and f

Wunderlich, Fabian und Scheucher, Markus und Godolt, Mareike und Grenfell, John Lee und Schreier, Franz und Schneider, PC und Wilson, DJ und Sanchez Lopez, A und Lopez-Puertas, M und Rauer, H (2020) Distinguishing between Wet and Dry Atmospheres of TRAPPIST-1 e and f. Astrophysical Journal, 901 (2), 126_1-126_31. Institute of Physics (IOP) Publishing. doi: 10.3847/1538-4357/aba59c. ISSN 0004-637X.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aba59c

Kurzfassung

The nearby TRAPPIST-1 planetary system is an exciting target for characterizing the atmospheres of terrestrial planets. The planets e, f, and g lie in the circumstellar habitable zone and could sustain liquid water on their surfaces. During the extended pre–main-sequence phase of TRAPPIST-1, however, the planets may have experienced extreme water loss, leading to a desiccated mantle. The presence or absence of an ocean is challenging to determine with current and next-generation telescopes. Therefore, we investigate whether indirect evidence of an ocean and/or a biosphere can be inferred from observations of the planetary atmosphere. We introduce a newly developed photochemical model for planetary atmospheres, coupled to a radiative-convective model, and validate it against modern Earth, Venus, and Mars. The coupled model is applied to the TRAPPIST-1 planets e and f, assuming different surface conditions and varying amounts of CO2 in the atmosphere. As input for the model we use a constructed spectrum of TRAPPIST-1, based on near-simultaneous data from X-ray to optical wavelengths. We compute cloud-free transmission spectra of the planetary atmospheres and determine the detectability of molecular features using the Extremely Large Telescope (ELT) and the James Webb Space Telescope (JWST). We find that under certain conditions the existence or nonexistence of a biosphere and/or an ocean can be inferred by combining 30 transit observations with ELT and JWST within the K band. A nondetection of CO could suggest the existence of an ocean, whereas significant CH4 hints at the presence of a biosphere.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/137171/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Distinguishing between Wet and Dry Atmospheres of TRAPPIST-1 e and f
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Wunderlich, Fabianfabian.wunderlich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2238-5269NICHT SPEZIFIZIERT
Scheucher, Markusmarkus.scheucher (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Godolt, Mareikemareike.godolt (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Grenfell, John Leelee.grenfell (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schreier, Franzfranz.schreier (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7196-6599NICHT SPEZIFIZIERT
Schneider, PCHamburger SternwarteNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wilson, DJMcDonald Observatory, Uni. Texas at AustinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sanchez Lopez, AUni. LeidenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lopez-Puertas, MInstituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rauer, Hheike.rauer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:29 September 2020
Erschienen in:Astrophysical Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:901
DOI:10.3847/1538-4357/aba59c
Seitenbereich:126_1-126_31
Verlag:Institute of Physics (IOP) Publishing
ISSN:0004-637X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:exoplanet; atmospheres; composition
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Planetary Evolution and Life (alt)
Standort: Berlin-Adlershof , Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Extrasolare Planeten und Atmosphären
Institut für Planetenforschung > Leitungsbereich PF
Institut für Methodik der Fernerkundung > Atmosphärenprozessoren
Hinterlegt von: Grenfell, John Lee
Hinterlegt am:09 Nov 2020 15:11
Letzte Änderung:28 Nov 2023 07:28

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