On the Possibility of Observing Nitric Oxide on Terrestrial Exoplanets Using the WSO-UV Observatory

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

It is generally believed that the presence of a N2−O2-dominant atmosphere is an indication of biological and geological activity on terrestrial exoplanets that are in the habitable region. One of indicators of such an atmosphere is the nitric oxide (NO) molecule. It is known from satellite observations of the Earth’s atmosphere that the brightest nitric oxide band in the ultraviolet range is the γ band (203–248 nm). Space telescopes such as the existing HST and the upcoming WSO-UV can observe in this spectral range. The paper presents estimates of the luminosity of various exoplanets in the NO γ band. It has been established that the detection of NO emission in the γ band in the atmospheres of typical terrestrial exoplanets is possible using the spectrographs of the WSO-UV observatory within a reasonable observational time (5 WSO-UV orbits or 120 observation hours).

About the authors

G. N. Tsurikov

Institute of Astronomy, Russian Academy of Sciences

Email: grishatsurikov9826@yandex.ru
119017, Moscow, Russia

D. V. Bisikalo

NCPM; Institute of Astronomy, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: grishatsurikov9826@yandex.ru
Sarov, Russia; 119017, Moscow, Russia

References

  1. H. Lammer, L. Sproß, J. L. Grenfell, M. Scher, et al., Astrobiology 19, 7 (2019).
  2. E. E. Stüeken, M. A. Kipp, M. C. Koehler, E. W. Schwieterman, et al., Astrobiology 16 (2016a).
  3. L. Sproß, M. Scherf, V. I. Shematovich, D. V. Bisikalo, and H. Lammer, Astronomy Reports 65, No. 4 (2021).
  4. A. A. Boyarchuk, B. M. Shustov, I. S. Savanov, M. E. Sach-kov, D. V. Bisikalo, et al., Astronomy Reports 60 (2016).
  5. B. M. Shustov, M. E. Sachkov, S. G. Sichevsky, R. N. Ar-khangelsky, et al., Sol. Syst. Res. 55, No. 7 (2021).
  6. V. I. Shematovich, D. V. Bisikalo, and J. C. Gérard, Geophysical Research Letters 18(9) (1991).
  7. J.-C. Gérard, V. I. Shematovich, and D. V. Bisikalo, Geophysical Research Letters 18(9) (1991).
  8. J.-C. Gérard,V. I. Shematovich, and D. V. Bisikalo, Geophysical Monograph Series. The Upper Mesosphere and Lower Thermosphere: A Review of Experiment and Theory 87 (1995).
  9. J.-C. Gérard, D. V. Bisikalo, V. I. Shematovich, and J. W. Duff, Journal of Geophysical Research 102(A1) (1997).
  10. C. A. Barth, Piana Space Sci. 40, No. 24 (1992).
  11. R. R. Meier, Space Science Reviews 58, 1–185 (1991).
  12. D. W. Rusch and C. A. Barth, Journal of Geophysical Research 80(25) (1975).
  13. C. A. Earth, D. W. Rusch, and A. I. Stewart, Radio Science 8(4), 379–385 (1973).
  14. C. A. Barth, K. D. Mankoff, S. M. Bailey, and S. C. Solomon, Journal of Geophysical Research 108, No. A1 (2003).
  15. A. W. Merkel, C. A. Barth, and S. M. Bailey, Journal of Geophysical Research 106(A12) (2001).
  16. D. E. Siskind, C. A. Barth, and R. G. Roble, Journal of Geophysical Research 94(A12) (1989a).
  17. D. E. Siskind, C. A. Barth, D. S. Evans, and R. G. Roble, Journal of Geophysical Research 94(A12) (1989b).
  18. C. A. Barth, Ann. Geophys. 22, 198 (1966).
  19. J. B. Pearce, J. Quant. Specrosc. Radiat. Transfer. 9 (1969).
  20. F. G. Eparvier and C. A. Barth, Journal of Geophysical Research 97(A9) (1992).
  21. T. E. Cravens, Planet Space Sci. 25 (1977).
  22. J. Luque and D. R. Crosley, LIFBASE: database and spectral simulation Program (Version 1.5) (SRI International Report MP 99-009, 1999).
  23. J. W. Chamberlain, Physics of the Aurora and Airglow (Academic Press, New York, ISBN: 9781483222530, 1961).
  24. D. D. Cleary, Journal of Geophysical Research 91(A10) (1986).
  25. A. J. D. Farmer, V. Hasson, and R. W. Nicholls, J. Quant. Specrosc. Radiat. Transfer. 9 (1972).
  26. G. V. Marr, Proceedings of the Physical Society 83(2) (1964).
  27. A. Berk, P. Conforti, R. Kennett, T. Perkins, et al., Proc. SPIE 9088, Algorithms and Technologies for Multispectral, Hyperspectral, and Ultraspectral Imagery XX, 90880H (2014).
  28. D. L. Albritton, A. L. Schmeltekopf, and R. N. Zare, Diatomic Intensity Factors (Harper and Row, New York, 1977).
  29. C. A. Barth, Journal of Geophysical Research 69 (1964).
  30. J. B. Tatum, Astrophysical Journal Supplement 14, 21 (1967).
  31. J. R. Reisel, C. D. Carter, and N. M. Laurendeau, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 47, No. 1, (1992).
  32. R. Engleman and Jr. P. E. Rouse, Journal of Molecular Spectroscopy 37 (1971).
  33. T. Holstein, Physical Review 72(4) (1947).
  34. K. G. Kislyakova, M. Holmström, H. Lammer, and N. V. Erkaev, Characterizing Stellar and Exoplanetary Environments (Astrophysics and Space Science Library, Springer International Publishing Switzerland, ch. 7, vol. 411, 2015).
  35. N. V. Erkaev, H. Lammer, P. Odert, and Y. N. Kulikov, et al., Astrobiology 11 (2013).
  36. K. G. Kislyakova, H. Lammer, M. Holmström, M. Pan-chenko, et al., Astrobiology 11 (2013).
  37. M. Zhang, H. A. Knutson, F. Dai, L. Wang, et al., Submitted to Astronomical Journal, arXiv:2207.13099 (July, 2022).
  38. J. C. Gérard and C. A. Barth, Journal of Geophysical Research 82, 4, (1977).
  39. D. Chivian, E. L. Brodie, E. J. Alm, D. E Culley, et al., Science 322 (2008).
  40. H. Zhan, An Update on the Chinese Space Station Telescope Project. National Astronomical Observatories, URL: http://ilariacaiazzo.com/wp-content/uploads/2021/09/HuZhanSlides.pdf (2021).
  41. H. Rauer, S. Gebauer, P. v. Paris, J. Cabrera, et al., A-stron. and Astrophys. 529, A8 (2011).
  42. L. Prichard, D. Welty, A. Jones, et al. STIS Instrument Handbook, Version 21.0 (Baltimore: STScI, 2022).
  43. B. L. James, et al., Cosmic Origins Spectrograph Instrument Handbook, Version 14.0 (Baltimore: STScI, 2022).
  44. L. Fossati, D. V. Bisikalo, H. Lammer, B. M. Shustov, M. E. Sachkov, et al., Astrophys. and Space Sci. 354(1) (2014).
  45. A. Shugarov, I. Savanov, M. Sachkov, P. Jerram, et al., Astrophys. and Space Sci. 354, No. 1 (2014).
  46. R. L. Akeson, X. Chen, D. Ciardi, M. Crane, et al., The NASA Exoplanet Archive: Data and Tools for Exoplanet Research, Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 125(930), (2013).
  47. R. Luger and R. Barnes, Astrobiology 15(2) (2015).
  48. C. P. Johnstone, H. Lammer, K. G. Kislyakova, M. Scherf, and M. Güdel, Earth and Planetary Science Letters 576 (2021).
  49. C. P. Johnstone, M. L. Khodachenko, T. Lüftinger, K. G. Kislyakova, H. Lammer, and M. Güdel, Astron. and Astrophys. 624, L10 (2019).
  50. V. S. Airapetian, A. Glocer, G. V. Khazanov, R. O. P. Loyd, K. France, et al., Astrophys. J. Lett. 836, L3 (2017).
  51. A. Segura, K. Krelove, J. F. Kasting, D. Sommerlatt, et al., Astrobiology 3, No. 4 (2003).
  52. A. Segura, J. F. Kasting, V. Meadows, M. Cohen, et al., Astrobiology 5, No. 6 (2005).
  53. L. Kaltenegger and W. A. Traub, Astrophys. J. 698 (2009).
  54. F. Wunderlich, M. Godolt, J. L. Grenfell, S. Städt, et al., Astron. and Astrophys. 624, A49 (2019).
  55. И. С. Саванов, Астрофизический Бюллетень 76, No. 2 (2021).
  56. K. France, R. O. P. Loyd, A. Youngblood, Al. Brown, et al., Astrophys. J. 820, 89 (2016).
  57. A. Youngblood, K. France, R. O. P. Loyd, J. L. Linsky, et al., Astrophys. J. 824, 101 (2016).
  58. R. O. P. Loyd, K. France, A. Youngblood, C. Schneider, et al., Astrophys. J. 824, 102 (2016).
  59. V. S. Meadows, G. N. Arney, E. W. Schwieterman, J. Lustig-Yaeger, et al., Astrobiology 18, No. 2 (2018).
  60. J. L. Linsky, K. France, and T. R. Ayres, Astrophys. J. 766, 69 (2013).
  61. K. France, C. S. Froning, J. L. Linsky, A. Roberge, et al., Astrophys. J. 763, 149 (2013).
  62. J. Sanz-Forcada, G. Micela, I. Ribas, et al., Astron. and Astrophys. 532, A6 (2011).
  63. J. Robrade and J. Schmitt, Astron. and Astrophys. 435, 1073 (2005).
  64. M. Gudel, M. Audard, F. Reale, S. L. Skinner, and J. L. Linsky, Astron. and Astrophys. 416, 713 (2004).
  65. L. M. Walkowicz and S. L. Hawley, Astron. J. 137, 3297 (2009).
  66. M. L. Hill, K. Bott, P. A. Dalba, T. Fetherolf, et al., a-ccepted for publication in Astron. J., arXiv:2210.02484 (October, 2022).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (113KB)
Indexing metadata
3.

Download (132KB)
Indexing metadata
4.

Download (162KB)
Indexing metadata
5.

Download (365KB)
Indexing metadata
6.

Download (57KB)
Indexing metadata
7.

Download (139KB)
Indexing metadata
8.

Download (195KB)
Indexing metadata
9.

Download (146KB)
Indexing metadata
10.

Download (147KB)
Indexing metadata
11.

Download (151KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Г.Н. Цуриков, Д.В. Бисикало

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».