Caso vida verdadeiramente existir em um exoplaneta, a detecção de nitrogênio, bem como oxigênio pode ajudar os astrônomos a verificar origem biológica do oxigênio por exclusão de determinadas maneiras de oxigênio pode ser produzido abiótica, ou através de outros meios de vida.
Observações de nitrogênio na atmosfera da Terra por uma sonda da NASA 17 milhões de milhas de distância está dando astrônomos pistas frescas de como esse gás pode revelar-se em planetas distantes, auxiliando na busca de vida. Encontrar e medição de nitrogênio na atmosfera de um exoplaneta - um fora do nosso sistema solar - pode ser crucial para determinar se esse mundo poderia ser habitável. Isso é porque o nitrogênio pode fornecer pistas sobre a pressão de superfície. Se nitrogênio é encontrado para ser abundante na atmosfera de um planeta, que o mundo quase certamente tem o direito de manter a pressão estável água líquida em sua superfície. A água líquida é um dos pré-requisitos para a vida.
O problema é que o nitrogênio é difícil de detectar à distância. É muitas vezes chamado de "gás invisível" porque tem algumas características de alteração de luz em luz visível ou infravermelho que tornariam mais fácil de detectar. A melhor maneira de detectar nitrogênio em um ambiente distante é medir moléculas de nitrogênio que colidem uns com os outros. Os resultantes, instantaneamente breves "pares colisionais" criar uma assinatura espectroscópica único e discernível.
Um artigo publicado em 28 de agosto, em The Astrophysical Journal pela Universidade de Washington astronomia estudante de doutorado e principal autor Edward Schwieterman, em conjunto com o professor de astronomia Victoria Meadows e co-autores, mostra que um futuro telescópio grande poderia detectar essa assinatura incomum nas atmosferas de terrestre ou planetas rochosos, dada a instrumentação direita.
Os pesquisadores usaram dados de modelagem de planeta tridimensional do Laboratório Planetário Virtual baseada em UW - dos quais Meadows é investigador principal - para simular como a assinatura de colisões de moléculas de azoto podem aparecer na atmosfera da Terra, e compararam esses dados simulados às observações reais da Terra pela espaçonave não tripulada Flyby Deep Impact da NASA, lançado em 2005.
A embarcação empreendeu uma missão revista, chamada EPOXI, que incluiu a observação e caracterização da Terra como se fosse um exoplaneta. Ao comparar os dados reais da missão EPOXI e os dados simulados a partir de modelos de laboratório planetário virtual, os autores foram capazes de confirmar as assinaturas de colisões de nitrogênio em nosso próprio ambiente, e que eles seriam visíveis a um observador distante.
"Uma das principais mensagens do Planetary Laboratory Virtual é que você sempre precisa de validação de uma idéia - uma prova de conceito - antes que você possa extrapolar o seu conhecimento para estudar um exoplaneta potencialmente como a Terra", disse Schwieterman. "É por isso que estudar a Terra como um exoplaneta é tão importante - fomos capazes de validar que o nitrogênio produz um impacto sobre o espectro de nosso próprio planeta como visto por uma nave espacial distante. Isto diz-nos que é algo que vale a pena procurar em outro lugar. "
Esta confirmação em mãos, os pesquisadores usaram um conjunto de modelos de laboratório planetárias virtuais que simulavam a aparência de planetas além do sistema solar tendo quantidades variáveis de nitrogênio em suas atmosferas.
A detecção de nitrogênio vai ajudar os astrónomos a caracterizar as atmosferas de planetas potencialmente habitáveis e determinar a probabilidade de produção de oxigênio por processos não-vivos, escrevem os pesquisadores.
"Um dos resultados interessantes do nosso estudo é que, basicamente, se há nitrogênio suficiente para detectar em tudo, você já confirmou que a pressão de superfície é suficiente para a água líquida, para uma ampla gama de temperaturas de superfície", disse Schwieterman.
Schwieterman e Meadows 'UW co-autor é Amit Misra, que recentemente completou seu doutorado na UW em astronomia. Outros co-autores são Tyler Robinson do Centro de Pesquisa Ames da NASA em Moffett Field, Califórnia, que ganhou seu doutorado na UW; e Shawn Domagal-Goldman da NASA Goddard Space Flight Center, que completou um compromisso pós-doutorado na UW.
A pesquisa foi financiada pelo Instituto de Astrobiologia da NASA.
O Galaxy diário via Peter Kelly / Universidade de Wsahington
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