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Responses of Climate and Atmospheric Biosignatures on Earth-like Planets and Detectability with the Large Interferometer for Exoplanets (LIFE)

Grenfell, John Lee und Taysum, Benjamin und van Zelst, Iris und Schreier, Franz und Innes, Hamish und Smith, Alexis M S und Csizmadia, Szilard und Iro, Nicolas und Rugheimer, S und Kozakis, T. und Alei, Eleonora und Noack, L und Lichtenberg, Tim und Quanz, Sascha und Herbst, Konstantin Linus und Sinnhuber, M. und Bartenschlager, Andreas und Cabrera Perez, Juan und Rauer, H (2025) Responses of Climate and Atmospheric Biosignatures on Earth-like Planets and Detectability with the Large Interferometer for Exoplanets (LIFE). ExoClimes VII, 2025-07-07 - 2025-07-11, Montreal, Canada.

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Kurzfassung

We investigate the detectability of atmospheric biosignatures with the LIFE mission. Starting with the modern Earth we model the climate, photochemistry and spectra of Earth-like planets over a range of insolation, gravity, humidity, albedo, atmospheric mass and carbon dioxide abundances and investigate detectability of key atmospheric species by LIFE for Earth-like planets assumed to lie at 10pc for the instrument baseline case. We find that atmospheric ozone (O3) abundances are present over a range of conditions. The O3 fundamental band is present for most scenarios studied but is weakened for exoplanets with cooler central stars. Additional potential biosignatures such as methane (CH4), nitrous oxide (N2O) and chloromethane (CH3Cl) are favored for low UV conditions e.g. exoplanets orbiting cooler central stars or having strong atmospheric shielding. Regarding spectral signatures, CH4 and water (H2O) signals in the near infrared are evident in most scenarios, as is the carbon dioxide (CO2) fundamental band, which strengthens for low-O2 scenarios associated with upper atmosphere cooling. Regarding detectability by LIFE (20-day viewing, baseline case), H2O was retrievable with a confidence level (CL) of up to 3-sigma for the high (90%, 0.9 vmr) CO2 scenario, and with ~2-sigma or less for the other scenarios. CO2 would be detectable with high significance, having a CL sigma range of (6.2-9.4) for the various scenarios. N2O would not be observable with a CL sigma mostly in the range (1-2). CH4 featured a CL sigma detectability range of [2.3 to 4.4]. O3 was detectable with a CL (>3-sigma) in all scenarios (including the low -ozone Proterozoic) except for the xtremely low O3 Archaean scenario.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/221246/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Responses of Climate and Atmospheric Biosignatures on Earth-like Planets and Detectability with the Large Interferometer for Exoplanets (LIFE)
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Grenfell, John LeeLee.Grenfell (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Taysum, Benjaminbenjamin.taysum (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0856-4340NICHT SPEZIFIZIERT
van Zelst, Irisiris.vanzelst (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4698-9910NICHT SPEZIFIZIERT
Schreier, FranzFranz.Schreier (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7196-6599NICHT SPEZIFIZIERT
Innes, Hamishhamish.innes (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Smith, Alexis M SAlexis.Smith (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2386-4341NICHT SPEZIFIZIERT
Csizmadia, Szilardszilard.csizmadia (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Iro, Nicolasnicolas.iro (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2329-418XNICHT SPEZIFIZIERT
Rugheimer, SCentre for Exoplanet Science, University of St. Andrews, School of Earth and Environmental Sciences, Irvine Building, North Street, St. Andrews, KY16 9AL, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kozakis, T.DTU Space, National Space Institute, Technical University of Denmark, Elektrovej 328, DK-2800 Kgs. Lyngby, DenmarkNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Alei, EleonoraNASANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Noack, LDepartment of Earth Sciences / Institute of Geological Sciences, Free University BerlinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lichtenberg, TimUniversity of Groningen, Kapteyn Astronomical Institute, Groningen, Netherlandshttps://orcid.org/0000-0002-3286-7683NICHT SPEZIFIZIERT
Quanz, SaschaInstitute for Particle Physics & Astrophysics, ETH Zurich, Zurich, Switzerlandhttps://orcid.org/0000-0003-3829-7412NICHT SPEZIFIZIERT
Herbst, Konstantin Linuskonstantin.herbst (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sinnhuber, M.Karlsruher Institut fuer Technologie (KIT), Karlsruhe, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bartenschlager, AndreasAndreas.Bartenschlager (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cabrera Perez, JuanJuan.Cabrera (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6653-5487NICHT SPEZIFIZIERT
Rauer, Hheike.rauer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Exoplanets, atmosphere, biosignatures, climate
Veranstaltungstitel:ExoClimes VII
Veranstaltungsort:Montreal, Canada
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:7 Juli 2025
Veranstaltungsende:11 Juli 2025
Veranstalter :University of Montreal
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 PLATO - PMC und Science
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Extrasolare Planeten und Atmosphären
Vorstandsbereich der Vorsitzenden
Institut für Methodik der Fernerkundung > Atmosphärenprozessoren
Hinterlegt von: Grenfell, John Lee
Hinterlegt am:06 Jan 2026 12:35
Letzte Änderung:06 Jan 2026 12:35

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