Может ли космический телескоп Джеймса Уэбба обнаружить хлорофилл на экзопланете?

Скажем, есть экзопланета, идентичная Земле, в 20 световых годах от нас, а также предположим, что она вращается под углом, так что она проходит мимо своей звезды, если смотреть из нашей Солнечной системы. Сможет ли JWST обнаружить хлорофилл на такой планете?

Я полагаю, что этот вопрос состоит из двух частей: 1) может ли какой-нибудь телескоп обнаружить хлорофилл на экзопланете? Если да, то как и на какой длине волны? 2) Является ли JWST одним из них? Я считаю, что сначала нужно задать первый вопрос, не ограничиваться конкретным телескопом, пока не будет лучше понята техника обнаружения. Также вполне вероятно, что вопросы о спектроскопических исследованиях экзопланет получат больше внимания и ответов в Astronomy SE , чем здесь.

Ответы (2)

Обнаружение хлорофилла на экзопланетах определенно интересует людей: см. эту статью (опубликованную как «Обнаружение биомаркеров на экзо-Земле», Тимоти Д. Брандт, Дэвид С. Шпигель, Труды Национальной академии наук, сентябрь 2014 г., стр. 111 ( 37) 13278-13283; DOI: 10.1073/pnas.1407296111), например. Предполагая, что люди пишут статьи в реферируемых журналах, обсуждая конструкцию телескопов для этого, я предполагаю, что это то, что мог бы сделать правдоподобный телескоп. Однако я не компетентен технически судить об этой статье.

Вот выдержка из их выводов (упущения отмечены [...]):

Мы обнаружили, что будущая космическая миссия, скорее всего, обнаружит воду на близнеце Земли со спектральным разрешением р ≳ 40 и SNR на бин ≳ 7. Такой миссии будет гораздо сложнее обнаружить атмосферный кислород [...] Для миссии, нацеленной только на O 2 , находим оптимальное разрешение р ∼ 150 для нашего промежуточного случая масштабирования шума и минимального SNR ∼ 6 в р "=" 150 . Это ∼ в 3 раза больше разрешения прибора, оптимизированного для наблюдения за водой, и в ∼ 2 сложнее, чем вода, если судить по масштабированному соотношению сигнал/шум.

Наконец, мы показываем, что «красный край» поглощения хлорофилла при λ ∼ 0,7 мю м будет чрезвычайно трудно обнаружить, если только облачный покров не намного ниже и/или доля растительности не намного выше, чем на Земле. [...]

Основываясь на наших выводах, мы утверждаем, что будущая миссия должна быть направлена ​​на достижение четко определенной цели чувствительности к O. 2 и Н 2 O вокруг лучших кандидатов на экзопланеты земного типа, возможно, даже с двумя рассеивающими элементами для достижения обоих р ∼ 40 и р ∼ 150 . Обширное (и дорогое) последующее наблюдение за самыми лучшими целями, предпочтительно с O 2 и Н 2 Обнаружение O может затем использоваться для поиска красного края хлорофилла.

Точно так же я предполагаю, что, поскольку в приведенной выше статье не описывается выполнение этого с помощью JWST, это выходит за рамки его возможностей.

@uhoh: теперь я восстановил свой ответ, так как есть еще один ответ. Я также немного переформулировал его, чтобы, надеюсь, сделать его более понятным. Если вы все еще думаете, что это подделка, дайте мне знать, и я исправлю или удалю.
Ха! Я только что получил аннотацию в свой буфер копирования/вставки и вернулся сюда, когда увидел, что вы обновили. Теперь это выглядит намного лучше, спасибо!!
Кстати, сейчас читаю газету. Раздел под названием «Красный край хлорофилла» важен и составляет около 0,7 микрона. JWST опускается до 0,6 микрона, поэтому он может «видеть» этот диапазон длин волн, но я не знаю, есть ли у него спектроскопия на 0,7 мкм, и до сих пор понятия не имею, как это проявится при прохождении. Я думаю, что телескоп с каким-то продвинутым коронографом, который может измерять отраженный свет, был бы лучшим способом, чем смотреть на транзиты, и я не думаю, что у JWST есть коронограф, который позволяет ему отделять экзопланеты от их звезд.
JWST оснащен четырьмя научными приборами (NIRCam, MIRI, NIRISS, NIRSpec), чувствительными к широкому диапазону длин волн от оптического до среднего инфракрасного (0,6–28,3 микрона) stsci.edu/jwst/instrumentation . Что касается возможностей обработки изображений, только NIRCam опускается до 0,6. Для спектроскопии и NIRSpec, и NIRISS снижаются до 0,6. Кажется, что это «спектральное разрешение R» может быть ключевым числом, чтобы увидеть, может ли JWST что-либо видеть (или насколько далеко от этого). Я попытался посмотреть, сообщалось ли какое-либо число R для NIRSpec и NIRISS с длиной волны 0,7 мкм, но я ничего не нашел в своем кратком поиске.
@BlueCoder: R не имеет значения, если вы хотите обнаружить красный край, который является широкополосной функцией. Ваша основная проблема при обнаружении красного края состоит в том, чтобы отличить его от звездных и атмосферных сигналов.

Это все еще немного расплывчато — спутнику сложно обнаруживать растения (со специальным поиском хлорофилла или без него) при низкой пространственной плотности в пустыне. Если бы ваша гипотетическая экзопланета была покрыта толстым слоем цианобактерий, сигнал был бы намного сильнее, чем сигнал от копии Земли.

Однако, насколько мне известно, лучшее, что мы сделали до сих пор, — это сделали некоторые предположения об атмосферном составе некоторых экзопланет, основываясь на спектрах поглощения. Я не думаю, что мы приблизились к разрешающей способности, необходимой для наблюдения за планетой в фазе «первая/последняя четверть», которая была бы необходима, чтобы увидеть освещенную часть поверхности планеты.

Может ли космический телескоп Джеймса Уэбба обнаружить хлорофилл на экзопланете?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v