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A new spectral library for modeling the surfaces of hot, rocky exoplanets

Paragas, Kimberly und Knutson, Heather A und Hu, Renyu und Ehlmann, Bethany L und Alemanno, Giulia und Helbert, Jörn und Maturilli, Alessandro und Zhang, Michael und Iyer, Aishwarya und Rossman, George (2025) A new spectral library for modeling the surfaces of hot, rocky exoplanets. Astrophysical Journal, 981 (2), Seite 130. Institute of Physics (IOP) Publishing. doi: 10.3847/1538-4357/ada9eb. ISSN 0004-637X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ada9eb

Kurzfassung

Abstract JWST's MIRI LRS provides the first opportunity to spectroscopically characterize the surface compositions of close-in terrestrial exoplanets. Models for the bare-rock spectra of these planets often utilize a spectral library from R. Hu et al., which is based on room-temperature reflectance measurements of materials that represent archetypes of rocky planet surfaces. Here we present an expanded library that includes hemispherical reflectance measurements for a greater variety of compositions, varying textures (solid slab, coarsely crushed, and fine powder), as well as high-temperature (500--800 K) emissivity measurements for select samples. We incorporate this new library into version 6.3 of the open-source retrieval package PLATON and use it to show that planetary surfaces with similar compositions can have widely varying albedos and surface temperatures. We additionally demonstrate that changing the texture of a material can significantly alter its albedo, making albedo a poor proxy for surface composition. We identify key spectral features---the 5.6 μm olivine feature, the transparency feature, the Si-O stretching feature, and the Christiansen feature---that indicate silicate abundance and surface texture. We quantify the number of JWST observations needed to detect these features in the spectrum of the most favorable super-Earth target, LHS 3844 b, and revisit the interpretation of its Spitzer photometry. Lastly, we show that temperature-dependent changes in spectral features are likely undetectable at the precision of current exoplanet observations. Our results illustrate the importance of spectroscopically resolved thermal emission measurements, as distinct from surface albedo constraints, for characterizing the surface compositions of hot, rocky exoplanets.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/221088/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A new spectral library for modeling the surfaces of hot, rocky exoplanets
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Paragas, KimberlyDivision of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology, 1200 E California Boulevard, Pasadena, CA 91125, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Knutson, Heather ADivision of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology, 1200 E California Boulevard, Pasadena, CA 91125, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hu, RenyuDivision of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology, 1200 E California Boulevard, Pasadena, CA 91125, USA; Jet Propulsion Laboratory, 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA 91101, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ehlmann, Bethany LDivision of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology, 1200 E California Boulevard, Pasadena, CA 91125, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Alemanno, GiuliaGiulia.Alemanno (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Helbert, JörnJoern.Helbert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5346-9505NICHT SPEZIFIZIERT
Maturilli, AlessandroAlessandro.Maturilli (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4613-9799NICHT SPEZIFIZIERT
Zhang, MichaelDepartment of Astronomy & Astrophysics, University of Chicago, Chicago, IL, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Iyer, AishwaryaNASA Goddard Space Flight Center, 8800 Greenbelt Road, Greenbelt, MD 20771, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rossman, GeorgeNASA Goddard Space Flight Center, 8800 Greenbelt Road, Greenbelt, MD 20771, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:März 2025
Erschienen in:Astrophysical Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:981
DOI:10.3847/1538-4357/ada9eb
Seitenbereich:Seite 130
Verlag:Institute of Physics (IOP) Publishing
ISSN:0004-637X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Spectroscopy, Emissivity, Exoplanets
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 - Projekt BepiColombo - MERTIS und BELA
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetare Labore
Hinterlegt von: Maturilli, Dr. Alessandro
Hinterlegt am:07 Jan 2026 14:57
Letzte Änderung:07 Jan 2026 14:57

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