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Detectability of biosignatures on LHS 1140 b

Wunderlich, Fabian und Scheucher, Markus und Grenfell, John Lee und Schreier, Franz und Sousa-Silva, Clara und Godolt, Mareike und Rauer, Heike (2021) Detectability of biosignatures on LHS 1140 b. Astronomy & Astrophysics, 647 (A48), Seiten 1-19. EDP Sciences. doi: 10.1051/0004-6361/202039663. ISSN 0004-6361.

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Offizielle URL: https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2021/03/aa39663-20/aa39663-20.html

Kurzfassung

Context. Terrestrial extrasolar planets around low-mass stars are prime targets when searching for atmospheric biosignatures with current and near-future telescopes. The habitable-zone super-Earth LHS 1140 b could hold a hydrogen-dominated atmosphere, and is an excellent candidate for detecting atmospheric features. Aims. In this study we investigate how the instellation and planetary parameters influence the atmospheric climate, chemistry, and spectral appearance of LHS 1140 b. We study the detectability of selected molecules, in particular potential biosignatures, with the upcoming James Webb Space Telescope (JWST) and Extremely Large Telescope (ELT). Methods. In the first step we used the coupled climate–chemistry model 1D-TERRA to simulate a range of assumed atmospheric chemical compositions dominated by molecular hydrogen (H2) and carbon dioxide (CO2). In addition, we varied the concentrations of methane (CH4) by several orders of magnitude. In the second step we calculated transmission spectra of the simulated atmospheres and compared them to recent transit observations. Finally, we determined the observation time required to detect spectral bands with low-resolution spectroscopy using JWST, and the cross-correlation technique using ELT. Results. In H2-dominated and CH4-rich atmospheres oxygen (O2) has strong chemical sinks, leading to low concentrations of O2 and ozone (O3). The potential biosignatures ammonia (NH3), phosphine (PH3), chloromethane (CH3Cl), and nitrous oxide (N2O) are less sensitive to the concentration of H2, CO2, and CH4 in the atmosphere. In the simulated H2-dominated atmosphere the detection of these gases might be feasible within 20 to 100 observation hours with ELT or JWST when assuming weak extinction by hazes. Conclusions. If further observations of LHS 1140 b suggest a thin, clear, hydrogen-dominated atmosphere, the planet would be one of the best known targets to detect biosignature gases in the atmosphere of a habitable-zone rocky exoplanet with upcoming telescopes.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/142429/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Detectability of biosignatures on LHS 1140 b
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
Grenfell, John LeeLee.Grenfell (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3646-5339NICHT SPEZIFIZIERT
Schreier, FranzFranz.Schreier (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7196-6599NICHT SPEZIFIZIERT
Sousa-Silva, ClaraCenter for Astrophysics, Harvard & Smithsonian, 60 Garden Street, Cambridge, MA 02138, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Godolt, MareikeMareike.Godolt (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rauer, Heikeheike.rauer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:März 2021
Erschienen in:Astronomy & Astrophysics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:647
DOI:10.1051/0004-6361/202039663
Seitenbereich:Seiten 1-19
Verlag:EDP Sciences
ISSN:0004-6361
Status:veröffentlicht
Stichwörter:planets and satellites: terrestrial planets / planets and satellites: detection / planets and satellites: composition / planets and satellites: atmospheres / techniques: spectroscopic / astrochemistry
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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:31 Mai 2021 16:23
Letzte Änderung:24 Mai 2022 23:47

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