Mjerenje atmosferskog tlaka udaljene egzoplanete može se činiti zastrašujućim zadatkom, ali astronomi sa Sveučilišta u Washingtonu sada su razvili novu tehniku da se to upravo radi.
Kad su se otkrića egzoplaneta prvi put počela primicati, astronomi su stavili naglasak na pronalaženje planeta unutar naseljene zone - pojasa oko zvijezde u kojoj voda ne smrzava niti ne ključa. Ali karakterizacija okoliša i pogodnosti za egzoplanet ne ovisi o samoj površinskoj temperaturi planeta.
Atmosferski tlak je jednako važan u određivanju da li na površini egzoplaneta može postojati tekuća voda ili ne. Svatko tko je upoznat s kampovanjem na velikoj nadmorskoj visini trebao bi dobro razumjeti kako pritisak utječe na točku ključanja vode.
Metoda koju je razvio Amit Misra, kandidat za doktora znanosti, uključuje izoliranje "dimera" - spojenih parova molekula koji imaju tendenciju da se formiraju pri visokom tlaku i gustoći u atmosferi planeta - a ne da se brkati s "monomerama", koji jednostavno slobodno plutaju molekule. Iako postoji mnogo vrsta dimera, istraživački se tim fokusirao isključivo na molekule kisika, koje su privremeno međusobno povezane vezanjem vodika.
Možemo neizravno otkriti dimere u atmosferi egzoplanete kada egzoplanet prolazi ispred svoje zvijezde domaćina. Dok svjetlost zvijezde prolazi kroz tanki sloj atmosfere planeta, dimeri apsorbiraju određene valne duljine od nje. Nakon što zvijezda dospije na Zemlju, ona je utisnuta kemijskim otiscima dimera.
Dimeri apsorbiraju svjetlost u karakterističnom obrascu, koji obično ima četiri vrha zbog rotacijskog gibanja molekula. No količina apsorpcije može se mijenjati ovisno o atmosferskom tlaku i gustoći. Ta je razlika mnogo izraženija u dimerima nego u monomerama, što astronomima omogućuje dobijanje dodatnih informacija o atmosferskom tlaku na temelju omjera ova dva potpisa.
Dok su dimeri vode otkriveni u Zemljinoj atmosferi već prošle godine, moćni teleskopi koji bi uskoro trebali postati internetski mogu astronomima omogućiti ovu metodu u promatranju udaljenih egzoplaneta. Tim je analizirao vjerojatnost korištenja James Webb svemirskog teleskopa za takvo otkrivanje i utvrdio da je to izazovno, ali moguće.
Otkrivanje dimera u atmosferi egzoplaneta ne samo da će nam pomoći u procjeni atmosferskog tlaka, a samim tim i stanja vode na površini, već i o ostalim markerima biosignature. Kisik je izravno vezan za fotosintezu i najvjerojatnije neće biti u izobilju egzoplaneta, osim ako ga redovito proizvode alge ili druge biljke.
"Dakle, ako pronađemo dobar ciljni planet, i možete otkriti ove molekule dimera - što bi moglo biti moguće u narednih 10 do 15 godina - to vam neće samo reći nešto o pritisku, već vam zapravo govori da na tom planetu postoji život ", Rekla je Misra u priopćenju za javnost.
Rad je objavljen u veljačarskom broju Astrobiology i dostupan je za preuzimanje ovdje.
