SOFIA realiza la primera detección de oxígeno pesado en la atmósfera superior de la Tierra

WashingtonY 7 de marzo de 2023 /PRNewswire/ — El Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (Sofía) hizo la primera medición de oxígeno atómico pesado en la atmósfera superior de la Tierra. Las mediciones de oxígeno pesado tienen implicaciones para el cambio climático, la ciencia atmosférica y los estudios de posibles exoplanetas futuros. Los resultados se publican en Investigación de revisión física.

El oxígeno pesado se llama así porque tiene 10 neutrones, en lugar de los ocho normales del oxígeno «básico», que es la forma en que respiramos. El oxígeno pesado se considera un signo de actividad biológica y es común en la atmósfera inferior. Ambas formas son subproductos de la fotosíntesis, pero el oxígeno primario es consumido por la respiración de los organismos vivos más que su contraparte de oxígeno pesado, dejando atrás una mayor concentración de oxígeno pesado.

Sin embargo, se sabe poco acerca de cómo esta abundancia de oxígeno pesado penetró desde su sitio de formación cerca de la Tierra hacia las regiones más altas de la atmósfera. Gracias a la alta resolución espectral, Sofía El instrumento GREAT midió la relación entre el oxígeno mayor y el pesado en la atmósfera y la termosfera inferior, realizando la primera detección espectroscópica de oxígeno pesado fuera de un laboratorio.

«Rastrea la actividad biológica, eso está bien probado», dijo. Helmut Wesemir, científico del Instituto Max Planck de Radioastronomía y autor principal. “Hasta el momento se cree que la altura a la que se extiende esta firma es de 60 kilómetros [around 37 miles] – Entonces, apenas el fondo de la atmósfera – la pregunta es, ¿alcanza altitudes más altas? Y si eso sucede, dado que no hay organismos allí, la única forma de alcanzar altitudes más altas es a través de una mezcla vertical eficiente”.

En otras palabras, la única explicación para las grandes concentraciones de oxígeno pesado en estas regiones es el movimiento ascendente y descendente del aire, lo que podría tener implicaciones importantes para el cambio climático.

Medir el oxígeno pesado es complicado porque es muy similar al oxígeno básico. desde arriba en la estratosfera, Sofía Los dos pueden estar separados por un fondo lunar: el brillo de la luna permitió la mayor sensibilidad a estas características difíciles de distinguir.

Esto permitió a los investigadores medir las proporciones de oxígeno principal a pesado hasta 200 kilómetros en la atmósfera. Los resultados oscilaron entre 382 y 468 factores de diferencia en los dos tipos de oxígeno, similar a la proporción en la Tierra.

«Hay procesos que alteran estos linajes. Para la Tierra, ese proceso es la vida oxigenada», aunque también hay otras posibles explicaciones químicas a considerar, dijo Weismaier.

Wiesemeyer y sus colegas fueron muy conservadores en sus estimaciones de incertidumbre, por lo que no pueden atribuir completamente las mediciones de oxígeno pesado a la biología. El viento solar, por ejemplo, puede transportar oxígeno pesado a la Tierra, pero es poco probable que haga una contribución tan grande.

Este estudio experimental que mide el equilibrio entre las dos formas de oxígeno demuestra una técnica que los científicos atmosféricos pueden usar para estudiar la mezcla vertical. Los hallazgos del estudio también podrían ayudar a definir mejor los límites biológicamente relevantes de la atmósfera terrestre.

De manera más ambiciosa, los instrumentos futuros que pueden ser sensibles a diferentes firmas de oxígeno podrían usar técnicas similares para medir las proporciones de oxígeno de los exoplanetas. Una combinación de las altas abundancias de oxígeno con la comprensión de la mezcla vertical en estos exoplanetas podría indicar actividad biológica, aunque el grupo advierte que dicho estudio requiere una enorme sensibilidad que las técnicas actuales no poseen.

“La idea es comprender primero lo que está sucediendo frente a su puerta antes de profundizar en estudios más profundos en otros lugares”, dijo Wiesemeyer.

Estas observaciones son demasiado bajas incluso para satélites de órbita baja, pero son demasiado sensibles para realizarlas desde la Tierra. Las observaciones basadas en globos estratosféricos pueden proporcionar posibles estudios de seguimiento en el futuro.

en Sofía

Sofía Fue un proyecto conjunto de la NASA y la Agencia Aeroespacial Alemana en DLR. DLR proporcionó telescopio y mantenimiento programado de aeronaves y otro tipo de apoyo para la misión. Centro de Investigación Ames de la NASA California administrado por Silicon Valley Sofía Programa, ciencia y misiones en cooperación con la Asociación Universitaria de Investigación Espacial y su sede Washington DC y alemán Sofía instituto en una universidad Stuttgart. El avión es mantenido y operado por el Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA, Edificio 703, en Palmdale, California. Sofía Alcanzó la plena capacidad operativa en 2014 y concluyó su último vuelo científico en 29 de septiembre de 2022.

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