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Biomarker Response to Galactic Cosmic Ray-Induced NOx and the Methane Greenhouse Effect in the Atmosphere of an Earthlike Planet Orbiting an M-Dwarf Star

Grenfell, John Lee und Grießmeier, Jean-Mathias und Patzer, Beate und Rauer, Heike und Segura, Antigona und Stadelmann, Anja und Stracke, Barbara und Titz, Ruth und von Paris, Philip (2007) Biomarker Response to Galactic Cosmic Ray-Induced NOx and the Methane Greenhouse Effect in the Atmosphere of an Earthlike Planet Orbiting an M-Dwarf Star. Astrobiology, 7 (1), Seiten 208-221. Mary Ann Liebert Inc.. doi: 10.1089/ast.2006.0129. ISSN 1531-1074.

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Kurzfassung

Planets orbiting in the habitable zone of M dwarf stars are subject to high levels of galactic cosmic rays (GCRs), which produce nitrogen oxides (NO<sub>x</sub>) in Earth-like atmospheres. We investigate to what extent these NO<sub>Mx</sub> species may modify biomarker compounds such as ozone (O<sub>3</sub>) and nitrous oxide (N<sub>2</sub>O), as well as related compounds such as water (H<sub>2</sub>O) (essential for life) and methane (CH<sub>4</sub>) (which has both abiotic and biotic sources). Our model results suggest that such signals are robust, changing in the M star world atmospheric column due to GCR NO<sub>x</sub> effects by up to 20% compared to an M star run without GCR effects, and can therefore survive at least the effects of GCRs. We have not, however, investigated stellar cosmic rays here. CH<sub>4</sub> levels are about 10 times higher on M star worlds than on Earth because of a lowering in hydroxyl (OH) in response to changes in the ultraviolet. The higher levels of CH<sub>4</sub> are less than reported in previous studies. This difference arose partly because we used different biogenic input. For example, we employed 23% lower CH<sub>4</sub> fluxes compared to those studies. Unlike on Earth, relatively modest changes in these fluxes can lead to larger changes in the concentrations of biomarker and related species on the M star world. We calculate a CH<sub>4</sub> greenhouse heating effect of up to 4K. O<sub>3</sub> photochemistry in terms of the smog mechanism and the catalytic loss cycles on the M star world differs considerably compared with that of Earth.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/43897/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Biomarker Response to Galactic Cosmic Ray-Induced NOx and the Methane Greenhouse Effect in the Atmosphere of an Earthlike Planet Orbiting an M-Dwarf Star
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Grenfell, John LeeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Grießmeier, Jean-MathiasTechnische Universität BraunschweigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Patzer, BeateTechnische Universität Berlin, Zentrum für Astronomie & AstrophysikNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rauer, HeikeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Segura, AntigonaDepartment of Geosciences, Pennsylvania State UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stadelmann, AnjaTechnische Universität BraunschweigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stracke, BarbaraNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Titz, RuthNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
von Paris, PhilipNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2007
Erschienen in:Astrobiology
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:7
DOI:10.1089/ast.2006.0129
Seitenbereich:Seiten 208-221
Verlag:Mary Ann Liebert Inc.
ISSN:1531-1074
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Biomarker, Exoplanets, Atmospheres, M dwarfs, Galactic cosmic rays, greenhouse effect
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HGF - Programm:Weltraum (alt)
HGF - Programmthema:W EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Weltraum
DLR - Forschungsgebiet:W EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):W - Vorhaben Extrasolare Planeten (alt)
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Extrasolare Planeten und Atmosphären
Hinterlegt von: Hedelt, Pascal
Hinterlegt am:09 Jul 2007
Letzte Änderung:06 Sep 2019 15:23

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