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Influence of Biomass Emissions on Habitability, Biosignatures, and Detectability in Earth-like Atmospheres

Gebauer, Stefanie und Vilovic, Iva und Grenfell, John Lee und Wunderlich, Fabian und Schreier, Franz und Rauer, Heike (2021) Influence of Biomass Emissions on Habitability, Biosignatures, and Detectability in Earth-like Atmospheres. Astrophysical Journal, 909 (2), Seiten 1-19. Institute of Physics (IOP) Publishing. doi: 10.3847/1538-4357/abd9cc. ISSN 0004-637X.

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Kurzfassung

We investigate the atmospheric responses of modeled hypothetical Earth like planets in the habitable zone of the M dwarf AD Leonis to reduced oxygen (O2), removed biomass (dead Earth), and varying carbon dioxide (CO2) and surface relative humidity (sRH). Results suggest large O2 differences between the reduced-O2 and dead scenarios in the lower but not the upper atmosphere layers. Ozone (O3) and nitrous oxide (N2O) also show this behavior. Methane depends on hydroxyl (OH), its main sink. Abiotic production of N2O occurs in the upper layers. Chloromethane (CH3Cl) decreases everywhere on decreasing biomass. Changing CO2 (from ×1 to ×100 present atmospheric levels (PALs)) and sRH (from 0.1 to 100 per cent) does not influence CH3Cl as much as lowering biomass. Therefore, CH3Cl can be considered a good biosignature. Changing sRH and CO2 has a greater influence on temperature than changing O2 or biomass alone. Changing the biomass produces a change of about six km effective height in transmission compared with changing CO2 and sRH ( about 25 km). In transmission O2 is discernible at 0.76 micron for more than 0.1 PAL. The O3 9.6 micron band is weak for the low O2 runs and difficult to discern from dead Earth; however O3 at 0.3 micron could serve as an indicator to distinguish between reduced O2 and dead Earth. The spectral features of N2O and CH3Cl correspond to effective heights of a few kilometers. CH4 could be detectable tens of parsecs away with the Extremely Large Telescope except for the 10-4 and 10-6 PAL O2 scenarios. O2 is barely detectable for the 1 PAL O2 case and unfeasible at lower abundances.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/141528/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Influence of Biomass Emissions on Habitability, Biosignatures, and Detectability in Earth-like Atmospheres
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Gebauer, StefanieStefanie.Gebauer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7450-3207NICHT SPEZIFIZIERT
Vilovic, Ivaiva.vilovic (at) yahoo.comhttps://orcid.org/0000-0003-0586-9373NICHT SPEZIFIZIERT
Grenfell, John LeeLee.Grenfell (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3646-5339NICHT SPEZIFIZIERT
Wunderlich, Fabianfabian.wunderlich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2238-5269NICHT SPEZIFIZIERT
Schreier, FranzFranz.Schreier (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7196-6599NICHT SPEZIFIZIERT
Rauer, Heikeheike.rauer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6510-1828NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:11 März 2021
Erschienen in:Astrophysical Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:909
DOI:10.3847/1538-4357/abd9cc
Seitenbereich:Seiten 1-19
Verlag:Institute of Physics (IOP) Publishing
ISSN:0004-637X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:exoplanet, atmospheres
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Planetary Evolution and Life, R - Spektroskopische Verfahren der Atmosphäre
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:21 Apr 2021 10:02
Letzte Änderung:24 Mai 2022 23:47

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