Biofirmas de la fotosíntesis preoxígeno en TRAPPIST-1e

Para evaluar la evidencia observacional de posibles biofirmas de la atmósfera en exoplanetas, será necesario probar si las firmas espectrales de múltiples gases pueden explicarse únicamente mediante procesos abióticos o bióticos.

Aquí, desarrollamos y aplicamos un modelo de ecosistema bidimensional de la atmósfera y los océanos para comprender cómo las biosferas primitivas, que explotan fuentes abióticas de H₂CO y O2, pueden afectar la composición de la atmósfera de los exoplanetas terrestres rocosos.

Aplicamos esto a la Tierra a 3,8 Ga y a TRAPPIST-1e. Nos centramos en los procesos metabólicos que evolucionaron antes de la evolución de la fotosíntesis anóxica, que consumen H₂ y CO y producen niveles detectables de CH₄. Ey₂Los metabolitos consumidos también se consideran en TRAPPIST-1e, como el abiótico O₂ Se espera que la producción se realice en planetas que orbitan alrededor de una enana M. Hemos demostrado que estas biosferas pueden dar lugar a altos niveles de O en la superficie.₂ (alrededor del 1-5%) debido al consumo de CO2, lo que puede permitir que aumente el contenido de O₂ escenarios, eliminando los principales mecanismos de pérdida de oxígeno atómico.

Un diagrama que muestra las vías de interacción de la biosfera y una descripción general de la interacción con la atmósfera capturada en nuestro marco de modelado. Los cuadros verdes muestran procesos bióticos (gráfico discontinuo) y abióticos (gráfico sólido), los círculos muestran reservorios de especies y las flechas muestran flujos entre reservorios a través de diferentes procesos. La desgasificación volcánica aumenta la productividad de la biosfera al proporcionar donantes de electrones a los productores primarios. Se utilizan para el catabolismo para producir energía y metano como producto de desecho, y esta energía se utiliza para producir biomasa, que luego es reciclada por consumidores secundarios y finalmente convertida nuevamente en metano o la biomasa se entierra en sedimentos. — Doctorado en Astronomía EP

El aumento de las temperaturas estratosféricas, que aumentan el OH en la atmósfera, podría reducir la probabilidad de que se forme tal condición. Ey₂Los procesos metabólicos también pueden reducir el O₂ niveles de aproximadamente 10 ppm y apoyan una biosfera productiva con bajos aportes de reductores. Utilice las características de transmisión espectral esperadas de CH₄,ku,o₂/s₃ Y compartir₂ A través del espacio de hipótesis de las entradas de reducción tectónica, demostramos que el CH es biogénico₄ Es posible que solo sea detectable en entradas de alta reducción.

También es probable que el CO sea una característica dominante en los espectros de transmisión de los planetas que orbitan alrededor de enanas M, lo que podría reducir la confianza en cualquier posible observación de biofirmas asociadas con estas biosferas.

Espectros de transmisión de configuraciones bióticas y abióticas utilizadas aquí en TRAPPIST-1e con espectros estelares inactivos y espectros de llamarada intermedia. Los espectros de transmisión se generan utilizando PSG Villanueva et al. (2018), con características etiquetadas con sus especies causales. — Doctorado en Astronomía EP

jake k. Egger Nash, Stuart J. Daines, James W. McDermott, Peter Andrews, Lucy A. Verde, James Bishop, Aaron A. Rogers, Jack W.G. Smith, Shadija Khalik, Thomas J. Boxeador, Mei Ting Mak, Robert J. Ridgway, Eric Hebrard, F. Hugo Lambert, Timothy M. Linton, Nathan J. Mayne

Comentarios: 29 páginas, 19 números
Temas: La Tierra y la astrofísica planetaria (astro-ph.EP)
Citar como: arXiv:2404.11611 [astro-ph.EP] (o arXiv:2404.11611v1 [astro-ph.EP] para esta versión)
Día de entrega
Quién: Jake Egger-Nash
[v1] Miércoles 17 de abril de 2024, 17:58:58 UTC (964 KB)
https://arxiv.org/abs/2404.11611

Astrobiología