Atmospheric characterization of terrestrial exoplanets in the mid-infrared: biosignatures, habitability & diversity
Sascha P. Quanz
,
Olivier Absil
(1)
,
Daniel Angerhausen
(2)
,
Willy Benz
(3)
,
Xavier Bonfils
,
Jean-Philippe Berger
,
Matteo Brogi
,
William C. Danchi
(4)
,
Denis Defrère
(5)
,
Ewine van Dishoeck
(6)
,
David Ehrenreich
(7)
,
Steve Ertel
(8)
,
Jonathan Fortney
(9)
,
Scott Gaudi
,
Julien Girard
(10)
,
Adrian Glauser
(11)
,
John Lee Grenfell
(12)
,
Michael Ireland
(13)
,
Markus Janson
(14)
,
Jens Kammerer
,
Daniel Kitzmann
,
Stefan Kraus
(15)
,
Oliver Krause
,
Lucas Labadie
,
Sylvestre Lacour
(16)
,
Tim Lichtenberg
,
Michael Line
,
Hendrik Linz
,
Jérôme Loicq
,
Bertrand Mennesson
,
Michael R. Meyer
,
Yamila Miguel
,
John Monnier
,
Mamadou N'Diaye
,
Enric Pallé
,
Didier Queloz
(17)
,
Heike Rauer
(18)
,
Ignasi Ribas
(19)
,
Sarah Rugheimer
,
Franck Selsis
(20)
,
Gene Serabyn
,
Ignas Snellen
,
Alessandro Sozzetti
,
Karl R. Stapelfeldt
,
Amaury Triaud
(21)
,
Stéphane Udry
(17)
,
Mark Wyatt
(22)
1
Institut d'Astrophysique et de Géophysique [Liège]
2 CSH - Center for Space and Habitability
3 Physikalisches Institut [Bern]
4 GSFC - NASA Goddard Space Flight Center
5 STAR - Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute
6 Leiden Observatory [Leiden]
7 IAP - Institut d'Astrophysique de Paris
8 Steward Observatory
9 UC Santa Cruz - University of California [Santa Cruz]
10 ESO - European Southern Observatory
11 PSI - Paul Scherrer Institute
12 Extrasolare Planeten und Atmosphären [Berlin]
13 RSAA - Research School of Astronomy and Astrophysics [Canberra]
14 MPIA - Max-Planck-Institut für Astronomie
15 Department of Astronomy [Ann Arbor]
16 LESIA (UMR_8109) - Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique
17 ObsGE - Observatoire Astronomique de l'Université de Genève
18 DLR Institut für Planetenforschung
19 Dpto. de Organización de Empresas, Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona
20 ECLIPSE 2019
21 School of Physics and Astronomy [Birmingham]
22 Institute of Astronomy [Cambridge]
2 CSH - Center for Space and Habitability
3 Physikalisches Institut [Bern]
4 GSFC - NASA Goddard Space Flight Center
5 STAR - Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute
6 Leiden Observatory [Leiden]
7 IAP - Institut d'Astrophysique de Paris
8 Steward Observatory
9 UC Santa Cruz - University of California [Santa Cruz]
10 ESO - European Southern Observatory
11 PSI - Paul Scherrer Institute
12 Extrasolare Planeten und Atmosphären [Berlin]
13 RSAA - Research School of Astronomy and Astrophysics [Canberra]
14 MPIA - Max-Planck-Institut für Astronomie
15 Department of Astronomy [Ann Arbor]
16 LESIA (UMR_8109) - Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique
17 ObsGE - Observatoire Astronomique de l'Université de Genève
18 DLR Institut für Planetenforschung
19 Dpto. de Organización de Empresas, Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona
20 ECLIPSE 2019
21 School of Physics and Astronomy [Birmingham]
22 Institute of Astronomy [Cambridge]
Sascha P. Quanz
- Fonction : Auteur
Olivier Absil
- Fonction : Auteur
- PersonId : 837624
Xavier Bonfils
- Fonction : Auteur
- PersonId : 174863
- IdHAL : xavier-bonfils
- ORCID : 0000-0001-9003-8894
- IdRef : 179977687
Jean-Philippe Berger
- Fonction : Auteur
- PersonId : 735751
- IdHAL : jean-philippe-berger
- ORCID : 0000-0001-5025-0428
- IdRef : 159837936
Matteo Brogi
- Fonction : Auteur
Scott Gaudi
- Fonction : Auteur
Julien Girard
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755196
- ORCID : 0000-0001-8627-0404
- IdRef : 112046304
Markus Janson
- Fonction : Auteur
- PersonId : 766679
- ORCID : 0000-0001-8345-593X
Jens Kammerer
- Fonction : Auteur
Daniel Kitzmann
- Fonction : Auteur
- PersonId : 796991
- ORCID : 0000-0003-4269-3311
Oliver Krause
- Fonction : Auteur
Lucas Labadie
- Fonction : Auteur
- PersonId : 832356
Sylvestre Lacour
- Fonction : Auteur
- PersonId : 739267
- IdHAL : sylvestre-lacour
- ORCID : 0000-0002-6948-0263
- IdRef : 129379085
Tim Lichtenberg
- Fonction : Auteur
- PersonId : 796992
- ORCID : 0000-0002-3286-7683
Michael Line
- Fonction : Auteur
Hendrik Linz
- Fonction : Auteur
Jérôme Loicq
- Fonction : Auteur
Bertrand Mennesson
- Fonction : Auteur
Michael R. Meyer
- Fonction : Auteur
Yamila Miguel
- Fonction : Auteur
- PersonId : 792649
- ORCID : 0000-0002-0747-8862
John Monnier
- Fonction : Auteur
Mamadou N'Diaye
- Fonction : Auteur
- PersonId : 179405
- IdHAL : astromam
- ORCID : 0000-0002-1721-3294
Enric Pallé
- Fonction : Auteur
Didier Queloz
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755710
- ORCID : 0000-0002-3012-0316
Ignasi Ribas
- Fonction : Auteur
- PersonId : 756571
- ORCID : 0000-0002-6689-0312
Sarah Rugheimer
- Fonction : Auteur
Franck Selsis
- Fonction : Auteur
- PersonId : 785289
- ORCID : 0000-0001-9619-5356
- IdRef : 120349507
Gene Serabyn
- Fonction : Auteur
Ignas Snellen
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755587
- ORCID : 0000-0003-1624-3667
Alessandro Sozzetti
- Fonction : Auteur
Karl R. Stapelfeldt
- Fonction : Auteur
Amaury Triaud
- Fonction : Auteur
- PersonId : 756388
- ORCID : 0000-0002-5510-8751
Stéphane Udry
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755482
- ORCID : 0000-0001-7576-6236
Mark Wyatt
- Fonction : Auteur
- PersonId : 764134
- ORCID : 0000-0001-9064-5598
Résumé
Exoplanet science is one of the most thriving fields of modern astrophysics. A major goal is the atmospheric characterization of dozens of small, terrestrial exoplanets in order to search for signatures in their atmospheres that indicate biological activity, assess their ability to provide conditions for life as we know it, and investigate their expected atmospheric diversity. None of the currently adopted projects or missions, from ground or in space, can address these goals. In this White Paper we argue that a large space-based mission designed to detect and investigate thermal emission spectra of terrestrial exoplanets in the MIR wavelength range provides unique scientific potential to address these goals and surpasses the capabilities of other approaches. While NASA might be focusing on large missions that aim to detect terrestrial planets in reflected light, ESA has the opportunity to take leadership and spearhead the development of a large MIR exoplanet mission within the scope of the "Voyage 2050" long-term plan establishing Europe at the forefront of exoplanet science for decades to come. Given the ambitious science goals of such a mission, additional international partners might be interested in participating and contributing to a roadmap that, in the long run, leads to a successful implementation. A new, dedicated development program funded by ESA to help reduce development and implementation cost and further push some of the required key technologies would be a first important step in this direction. Ultimately, a large MIR exoplanet imaging mission will be needed to help answer one of mankind's most fundamental questions: "How unique is our Earth?"