2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Биомаркеры на экзопланете. Дожили?
Сообщение17.04.2025, 16:23 
Аватара пользователя


11/12/16
14747
уездный город Н
Чтож. Случилось ожидаемое: "Вебб" обнаружил надежные биомаркеры на экзопланете.

Нужно, конечно, сразу предупредить, что биомаркеры-то надежные (диметилсульфида (ДМС) и диметилдисульфида (ДМДС)), а вот обнаружение - не очень, на уровне $3\sigma$.
Авторы статьи говорят, что никаких проблем добиться $4..5 \sigma$, если им дадут ещё время на "Веббе".
И как обычно есть детали: маркеры надежны для землеподобных планет и гикианов, но есть вероятность, что там лавовый мир под водородной атмосферой.

Статья

Популярное изложение

 Профиль  
                  
 
 Re: Биомаркеры на экзопланете. Дожили?
Сообщение17.04.2025, 16:32 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


20/08/14
8962
EUgeneUS в сообщении #1682709 писал(а):
надежные биомаркеры
Что Вы вкладываете в это понятие?

 Профиль  
                  
 
 Re: Биомаркеры на экзопланете. Дожили?
Сообщение17.04.2025, 16:33 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


01/09/13
4807
Гм, а чем это (кроме отсутствия возможности прямой проверки) отличается от фосфинов на Венере?

 Профиль  
                  
 
 Re: Биомаркеры на экзопланете. Дожили?
Сообщение17.04.2025, 16:36 
Аватара пользователя


11/12/16
14747
уездный город Н
Anton_Peplov в сообщении #1682713 писал(а):
Что Вы вкладываете в это понятие?


тоже самое, что и авторы работы (в гуглопереводе):

Цитата:
Как и в случае с любой потенциальной молекулой биосигнатуры, важно задаться вопросом, могут ли быть абиотические источники DMS и DMDS в умеренной атмосфере, богатой H 2 , которые могли бы объяснить наблюдения. Было предсказано, что и DMS, и DMDS являются надежными биосигнатурами для планет земного типа, а также для планет с атмосферой, богатой H 2 , включая суперземли и гицеи (SD Domagal-Goldman et al. 2011 ; S. Seager et al. 2013a ; DC Catling et al. 2018 ; EW Schwieterman et al. 2018 ; N. Madhusudhan et al. 2021 ).


-- 17.04.2025, 16:37 --

Geen в сообщении #1682714 писал(а):
м, а чем это (кроме отсутствия возможности прямой проверки) отличается от фосфинов на Венере?


На данный момент это отличается тем, что фосфины на Венере закрыли и без прямой проверки. Как минимум.

 Профиль  
                  
 
 Re: Биомаркеры на экзопланете. Дожили?
Сообщение17.04.2025, 16:44 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


20/08/14
8962
EUgeneUS в сообщении #1682715 писал(а):
тоже самое, что и авторы работы (в гуглопереводе):
Я не читал работы, на которые они там ссылаются. Но, судя по контексту, речь о том, что мы не знаем абиогенных источников этих газов в предполагаемых физико-химических условиях на планете K2-18 b. Притом что оные условия нам известны весьма приблизительно.

Geen в сообщении #1682714 писал(а):
Гм, а чем это (кроме отсутствия возможности прямой проверки) отличается от фосфинов на Венере?
Венерианский фосфин закрыли по наблюдениям высотной обсерватории SOFIA. Возможно, наблюдения ALMA исказил земной фосфин из атмосферы.

 Профиль  
                  
 
 Re: Биомаркеры на экзопланете. Дожили?
Сообщение17.04.2025, 17:13 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


01/09/13
4807
Anton_Peplov в сообщении #1682716 писал(а):
Возможно, наблюдения ALMA исказил земной фосфин из атмосферы.

А здесь: а) спектр сравнивается с неким "модельным спектром"; б) концентрация получается на порядки больше чем на Земле (там жизнь в 1000 раз более жизненная?)

 Профиль  
                  
 
 Re: Биомаркеры на экзопланете. Дожили?
Сообщение17.04.2025, 17:17 
Аватара пользователя


11/12/16
14747
уездный город Н
Anton_Peplov в сообщении #1682716 писал(а):
Но, судя по контексту, речь о том, что мы не знаем абиогенных источников этих газов в предполагаемых физико-химических условиях на планете K2-18 b. Притом что оные условия нам известны весьма приблизительно.


Понятно, что признание существования внеземной жизни на основе биосигнатур в спектрах атмосфер экзопланет, будет не единомоментным открытием, а скорее длительным процессом получения критичной массы доказательств. Авторы статьи про это явно пишут.

И данная работа не является доказательством существования внеземной жизни, конечно.

-- 17.04.2025, 17:18 --

Geen в сообщении #1682728 писал(а):
б) концентрация получается на порядки больше чем на Земле (там жизнь в 1000 раз более жизненная?)


Там жизнь другая. Возможно, что-то похожее на жизнь на Земле до кислородной катастрофы.

 Профиль  
                  
 
 Re: Биомаркеры на экзопланете. Дожили?
Сообщение17.04.2025, 17:48 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


20/08/14
8962
Geen в сообщении #1682728 писал(а):
А здесь: а) спектр сравнивается с неким "модельным спектром"
Совершенно верно. Чтобы интерпретировать наблюдаемый спектр, нужна модель атмосферы. А как без нее?
Автор писал(а):
We conduct atmospheric retrievals to derive the properties of the day–night terminator region of the atmosphere of K2-18 b, using the MIRI transmission spectrum. We follow the retrieval approach of previous analyses of JWST observations of K2-18 b (N. Madhusudhan et al. 2023b). We perform atmospheric retrieval using the AURA retrieval framework (A. Pinhas et al. 2019), as implemented in recent works (S. Constantinou et al. 2023; N. Madhusudhan et al. 2023b; S. Constantinou & N. Madhusudhan 2024). The terminator of K2-18 b is modeled as a plane-parallel atmosphere in hydrostatic equilibrium with a nonuniform thermal structure, described using the parametric temperature profile of N. Madhusudhan & S. Seager (2009) with six free parameters. The transmission spectrum is computed considering radiative transfer along the slant path length across the terminator.

The opacity is contributed by molecular line absorption as well as collision-induced absorption due to H2–H2 and H2–He (J. Borysow et al. 1988; G. S. Orton et al. 2007; M. Abel et al. 2011; C. Richard et al. 2012). We consider molecular line opacities from prominent molecules possible in temperate H2-rich atmospheres, as discussed below, with the volume mixing ratio of each molecule being a free parameter in the model. The atmospheric composition is treated as uniform across the observable photosphere.

We consider a wide range of molecules to explain the features in the observed spectrum. Across the different models considered in this work, we explore 20 molecules, as discussed below and in Appendix B. The model also includes extinction from clouds/hazes, following the parametric prescription outlined in A. Pinhas et al. (2019), involving four free parameters corresponding to a cloud-top pressure, amplitude, and power-law slope of a Rayleigh-like haze, as well as a coverage fraction. Other free parameters in the model include a reference pressure (Pref) corresponding to the white-light planet radius, using the stellar radius from B. Benneke et al. (2019), and a constant vertical offset added to the spectrum from a given instrument, in this case MIRI LRS. We note that the offset is degenerate with Pref. Nevertheless, we include both parameters to maintain uniformity in analyses with prior works, and in case an offset is needed that is greater than the allowed pressure range for Pref. In total, the number of free parameters in a typical model is N = Nmol + 12, where Nmol is the number of molecules.

The Bayesian inference and parameter estimation is conducted using the nested sampling algorithm (J. Skilling 2004), through the MultiNest implementation (F. Feroz et al. 2009; J. Buchner et al. 2014). Across our retrievals, we use 2000 live points, ensuring fine sampling of the parameter space and accurate estimation of the Bayesian evidence. For robustness, we also perform several of the canonical retrievals discussed below, using the UltraNest implementation (J. Buchner 2021), as used in the VIRA retrieval framework, the most recent variant of AURA (S. Constantinou & N. Madhusudhan 2024).
Возможно, модель атмосферы у них неправильная. Я не специалист, чтобы судить, насколько это может повлиять на выводы статьи. Тут бы Pphantom спросить, он, кажется, занимался моделями экзопланетных атмосфер.

Geen в сообщении #1682728 писал(а):
б) концентрация получается на порядки больше чем на Земле (там жизнь в 1000 раз более жизненная?)
Это ни о чем не говорит. Современная атмосфера и атмосфера до "кислородной революции" - это две очень разные атмосферы. Аналогично, современная биосфера и биоосфера до "кислородной революции" - это две очень разные биосферы.

На всякий случай: я тоже не считаю сегодняшний результат надежным свидетельством внеземной жизни. Да и авторы не считают.

 Профиль  
                  
 
 Re: Биомаркеры на экзопланете. Дожили?
Сообщение17.04.2025, 18:34 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


01/09/13
4807
Anton_Peplov в сообщении #1682738 писал(а):
Возможно, модель атмосферы у них неправильная. Я не специалист, чтобы судить

Увы, я тоже. Есть только некоторые сомнения (на чём модель провериля?).
Anton_Peplov в сообщении #1682738 писал(а):
Современная атмосфера и атмосфера до "кислородной революции" - это две очень разные атмосферы.

Ээээ, 6 разных атмосфер.... Но биомаркером то его называли по современному состоянию земной атмосферы.

 Профиль  
                  
 
 Re: Биомаркеры на экзопланете. Дожили?
Сообщение17.04.2025, 18:46 
Аватара пользователя


11/12/16
14747
уездный город Н
Geen в сообщении #1682761 писал(а):
Но биомаркером то его называли по современному состоянию земной атмосферы.


Нет же!

Из статьи в гуглопереводе (повторная цитата), болд мой:
EUgeneUS в сообщении #1682715 писал(а):
Было предсказано, что и DMS, и DMDS являются надежными биосигнатурами для планет земного типа, а также для планет с атмосферой, богатой H 2 , включая суперземли и гицеи (SD Domagal-Goldman et al. 2011 ; S. Seager et al. 2013a ; DC Catling et al. 2018 ; EW Schwieterman et al. 2018 ; N. Madhusudhan et al. 2021 ).

 Профиль  
                  
 
 Re: Биомаркеры на экзопланете. Дожили?
Сообщение18.04.2025, 12:37 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


20/08/14
8962
Просмотрел статью внимательнее.

Geen в сообщении #1682728 писал(а):
б) концентрация получается на порядки больше чем на Земле (там жизнь в 1000 раз более жизненная?)
Авторы прямо говорят, что полученная оценка концентрации сильно зависит от модели, поэтому ненадежна.
Цитата:
On the other hand, both the retrieved mixing ratios and temperature are strongly dependent on the available cross sections of DMDS and DMS that are obtained for an Earth-like atmosphere at nearly STP conditions, using N2 as a broadener (I. Gordon et al. 2017). Therefore, the derived abundances and temperatures may be impacted by the assumed collisional broadening factors and/or the adopted molecular cross sections, in general.
По поводу возможности, что это вообще не DMDS/DMS, а другое вещество, они говорят следующее:
Цитата:
While DMDS and DMS best explain the current observations, their combined detection significance is ∼3σ, which is at the lower end of the robustness typically required for scientific evidence. The significance can be readily increased to a 4σ–5σ level by a modest amount of additional JWST time, e.g., between one and three additional transits with MIRI, i.e., only ∼8–24 hr. Second, while we have explored 20 prominent molecules in fitting the spectrum, our search may still not be fully exhaustive. Therefore, future studies could investigate other potential molecules that could explain the data.
Т.е. нужно провести больше наблюдений и проверить больше молекул. Не нашел упоминаний о возможной ненадежности модели атмосферы. Разумеется, это не снимает вопрос, как эта модель проверялась.

По поводу возможного абиогенного происхождения этих веществ авторы пишут:
Цитата:
Experimental studies have demonstrated the feasibility of forming several organosulfur compounds abiotically, using ultraviolet irradiation or electric discharges of gaseous mixtures containing H2S and CH4 (e.g., F. Raulin & G. Toupance 1975; C. He et al. 2020; V. Vuitton et al. 2021; N. W. Reed et al. 2024). In particular, some of these studies have demonstrated the production of both DMS (F. Raulin & G. Toupance 1975; N. W. Reed et al. 2024) and DMDS (C. Sagan & B. N. Khare 1971; B. N. Khare et al. 1978) in gas mixtures containing both CH4 and H2S, arguing in favor of their possible abiotic production in reduced planetary atmospheres. However, both DMS and DMDS are highly reactive and have very short lifetimes in the above experiments (e.g., a few minutes) and in the Earth's atmosphere (between a few hours to ∼1 day), due to various photochemical loss mechanisms (e.g., S. Seager et al. 2013b). Thus, the resulting DMS and DMDS mixing ratios in the current terrestrial atmosphere are quite small (typically ≲1 ppb), despite continual resupply by phytoplankton and other marine organisms.

Therefore, sustaining DMS and/or DMDS at over 10–1000 ppm concentrations in a steady state in the atmosphere of K2-18 b would be implausible without a significant biogenic flux. Moreover, the abiotic photochemical production of DMS in the above experiments requires an even greater abundance of H2S as the ultimate source of sulfur—a molecule that we do not detect—and requires relatively low levels of CO2 to curb DMS destruction (N. W. Reed et al. 2024), contrary to the high reported abundance of CO2 on K2-18 b (N. Madhusudhan et al. 2023b).
Т.е. дело не в том, что DMS/DMDS неоткуда взять, а в том, что он быстро разрушится без постоянного притока. К тому же известные механизмы абиогенного синтеза требуют высокого уровня сероводорода, спектральные линии которого не обнаружены.

Однако авторы, разумеется, не исключают существования неизвестных абиогенных механизмов:
Цитата:
Future laboratory experiments and/or theoretical modeling are also needed to fully explore the possible photochemical mechanisms for producing DMS and DMDS in dry, methane-rich, reduced environments, to address potential abiotic sources of these molecules.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 11 ] 

Модераторы: photon, whiterussian, Jnrty, Aer, Парджеттер, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group