Mengukur tekanan atmosfer dari sebuah planet yang jauh mungkin tampak seperti tugas yang menakutkan, tetapi para astronom di Universitas Washington kini telah mengembangkan teknik baru untuk melakukan hal itu.
Ketika penemuan planet ekstrem pertama kali mulai bergulir, para astronom menekankan dalam menemukan planet di zona layak huni - pita di sekitar bintang di mana air tidak membeku atau mendidih. Tetapi mengkarakterisasi lingkungan dan kelayakhunian sebuah planet ekstrasurya tidak bergantung pada suhu permukaan planet saja.
Tekanan atmosfer sama pentingnya dalam mengukur apakah permukaan planet ekstrasurya dapat menahan air cair atau tidak. Siapa pun yang akrab dengan berkemah di ketinggian harus memiliki pemahaman yang baik tentang bagaimana tekanan memengaruhi titik didih air.
Metode yang dikembangkan oleh Amit Misra, seorang kandidat PhD, melibatkan mengisolasi "dimer" - pasangan molekul terikat yang cenderung terbentuk pada tekanan dan kepadatan tinggi di atmosfer planet - jangan bingung dengan "monomer," yang hanya mengambang bebas molekul. Meskipun ada banyak jenis dimer, tim peneliti berfokus secara eksklusif pada molekul oksigen, yang untuk sementara terikat satu sama lain melalui ikatan hidrogen.
Kami dapat mendeteksi dimer secara tidak langsung dalam atmosfer planet ekstrasurya ketika planet ekstrasurya transit di depan bintang inangnya. Saat cahaya bintang melewati lapisan tipis atmosfer planet, dimer menyerap panjang gelombang tertentu darinya. Setelah cahaya bintang mencapai Bumi, ia dicetak dengan sidik jari kimia dari dimer.
Dimers menyerap cahaya dalam pola yang khas, yang biasanya memiliki empat puncak karena gerakan rotasi molekul. Tetapi jumlah penyerapan dapat berubah tergantung pada tekanan dan kepadatan atmosfer. Perbedaan ini jauh lebih jelas dalam dimer daripada di monomer, memungkinkan para astronom untuk mendapatkan informasi tambahan tentang tekanan atmosfer berdasarkan rasio dari dua tanda tangan ini.
Sementara dimer air terdeteksi di atmosfer Bumi pada awal tahun lalu, teleskop yang kuat segera hadir dapat memungkinkan para astronom untuk menggunakan metode ini dalam mengamati exoplanet yang jauh. Tim ini menganalisis kemungkinan menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb untuk melakukan pendeteksian seperti itu dan menganggapnya menantang tetapi memungkinkan.
Mendeteksi dimer di atmosfer planet ekstrasurya tidak hanya akan membantu kami mengevaluasi tekanan atmosfer, dan karenanya keadaan air di permukaan, tetapi juga penanda biosignature lainnya. Oksigen secara langsung terkait dengan fotosintesis, dan kemungkinan besar tidak akan berlimpah di atmosfer planet ekstrasurya kecuali jika diproduksi secara teratur oleh ganggang atau tanaman lain.
“Jadi jika kita menemukan planet target yang baik, dan Anda dapat mendeteksi molekul dimer ini - yang mungkin terjadi dalam 10 hingga 15 tahun ke depan - itu tidak hanya akan memberi tahu Anda sesuatu tentang tekanan, tetapi juga memberi tahu Anda bahwa ada kehidupan di planet itu. , ”Kata Misra dalam siaran pers.
Makalah ini telah diterbitkan dalam edisi Februari dari Astrobiology dan tersedia untuk diunduh di sini.
