L'azoto: un potenziale indicatore della vita sui pianeti extrasolari

Le osservazioni dell'atmosfera terrestre dallo spazio, stanno aiutando gli astrofisici nella ricerca della vita sui altri mondi.
Identificare e misurare i livelli di azoto su un pianeta extrasolare, potrebbe essere fondamentale per valutare la sua abitabilità.

L'azoto è il componente principale dell'atmosfera terrestre ed è probabile che sia un gas importante anche per le atmosfere di altri esopianeti. Quindi, ammesso che siano soddisfatti tutti gli i requisiti e cioè, che il pianeta sia roccioso, delle giuste dimensioni, che si trovi all'interno della cosiddetta zona "Goldilocks" ( zona abitabile), questo gas potrà fornire indizi sulla pressione superficiale.
Se l'atmosfera di un pianeta è ricca di azoto, quasi certamente, sulla sua superficie, esiste la giusta pressione per mantenere l'acqua allo stato liquido, una condizione necessaria per la vita.

Ma allora perché non lo abbiamo cercato prima?
Il problema è che l'azoto è difficile da individuare da lontano tanto che spesso viene chiamato " gas invisibile" perché non ha caratteristiche di assorbimento significative, né in luce visibile né in infrarosso. Tuttavia, un nuovo studio, condotto da Edward Schwieterman e Victoria Meadows dell'Università di Washington e pubblicato sulla rivista Astrophysical Journal, apre la strada ad una possibilità: individuare azoto cercando le collisioni tra le sue molecole. Le coppie che si vengono a creare mostrano una firma spettroscopica unica e distinguibile.

DETECTING AND CONSTRAINING N₂ ABUNDANCES IN PLANETARY ATMOSPHERES USING COLLISIONAL PAIRS [abstract]

Characterizing the bulk atmosphere of a terrestrial planet is important for determining surface pressure and potential habitability. Molecular nitrogen (N₂) constitutes the largest fraction of Earth's atmosphere and is likely to be a major constituent of many terrestrial exoplanet atmospheres. Due to its lack of significant absorption features, N₂ is extremely difficult to remotely detect. However, N₂ produces an N₂-N₂ collisional pair, (N₂)₂, which is spectrally active. Here we report the detection of (N₂)₂ in Earth's disk-integrated spectrum. By comparing spectra from NASA's EPOXI mission to synthetic spectra from the NASA Astrobiology Institute's Virtual Planetary Laboratory three-dimensional spectral Earth model, we find that (N₂)₂ absorption produces a ~35% decrease in flux at 4.15 μm. Quantifying N₂ could provide a means of determining bulk atmospheric composition for terrestrial exoplanets and could rule out abiotic O₂ generation, which is possible in rarefied atmospheres. To explore the potential effects of (N₂)₂ in exoplanet spectra, we used radiative transfer models to generate synthetic emission and transit transmission spectra of self-consistent N₂-CO₂-H₂O atmospheres, and analytic N₂-H₂ and N₂-H₂-CO₂ atmospheres. We show that (N₂)₂ absorption in the wings of the 4.3 μm CO₂ band is strongly dependent on N₂ partial pressures above 0.5 bar and can significantly widen this band in thick N₂ atmospheres. The (N₂)₂ transit transmission signal is up to 10 ppm for an Earth-size planet with an N₂-dominated atmosphere orbiting within the habitable zone of an M5V star and could be substantially larger for planets with significant H₂ mixing ratios.

I risultati della ricerca, per ora, sono limitati alla Terra.
Gli scienziati hanno simulato come potrebbe apparire la firma delle collisioni delle molecole di azoto nell'atmosfera terrestre al Virtual Planetary Laboratory dell'Università di Washington ed hanno confrontato i dati con quelli rilevati dalla sonda della NASA Deep Impact, durante la fase EPOXI(Extrasolar Planet Observation / eXtended Investigation of comets) della missione. Lanciata nel 2005, dopo aver completato la fase primaria verso la cometa Tempel 1, la navicella aveva lavorato su due nuovi obiettivi: osservare i pianeti extrasolari e la Terra ( Extrasolar Planet Observation and Characterization - EPOCh); studiare la cometa Hartley 2 ( Deep Impact Extended Investigation - DIXI).

Grazie al bottino di informazioni catturate dalla sonda, che ha potuto analizzare la Terra come se fosse un mondo distante, il team ha potuto confermare che le molecole di azoto produco un impatto visibile da lontano nello spettro del nostro pianeta. "Questo ci dice che è qualcosa che vale la pena cercare altrove", ha detto Schwieterman.