Photochemically produced SO2 in the atmosphere of WASP-39b - INRIA - Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Nature Année : 2023

Photochemically produced SO2 in the atmosphere of WASP-39b

Shangmin Tsai , Elspeth K.H. Lee , Diana K. Powell , Peter Gao , Xi Zhang , Julianne I. Moses , Éric Hébrard , Olivia Venot (1) , Vivien Parmentier , Sean Jordan , Renyu Hu , Munazza K. Alam , Lili Alderson , Natalie M. Batalha , Jacob L. Bean , Björn Benneke , Carver J. Bierson , Ryan P. Brady , Ludmila Carone , Aarynn L. Carter , Katy L. Chubb , Jérémy Leconte (2) , Michael R. Line , Julie Inglis , Mercedes López-Morales , Yamila Miguel , Karan Molaverdikhani , Zafar Rustamkulov , David K. Sing , Kevin B. Stevenson , Hannah R. Wakeford , Jeehyun Yang , Keshav Aggarwal , Robin Baeyens , Saugata Barat , Miguel de Val-Borro , Tansu Daylan , Jonathan J. Fortney , Kevin C. France , Jayesh M. Goyal , David Grant , James Kirk , Laura Kreidberg , Amy J. Louca , Sarah E. Moran , Sagnick Mukherjee , Evert Nasedkin , Kazumasa Ohno , Benjamin V. Rackham , Seth L. Redfield , Jake Taylor , Pascal Tremblin (3) , Channon Visscher , Nicole L. Wallack , Luis Welbanks , Allison A. Youngblood , Eva Maria Ahrer , Natasha E. Batalha , Patrick R. Behr , Zachory K. Berta-Thompson , Jasmina Blecic , Sarah L. Casewell , Ian J.M. Crossfield , Nicolas Crouzet , Patricio E. Cubillos , Leen Decin , Jean Michel Désert , Adina D. Feinstein , Neale P. Gibson , Joseph A. Harrington , Kevin Heng , Megan Mansfield , Th K. Henning , Eliza Miller Ricci Kempton , Jessica E. Krick , Pierre Olivier Lagage (4) , Monika A. Lendl , Joshua D. Lothringer , Nathan J. Mayne , Thomas Mikal-Evans , Everett A. Schlawin , Enric B. Palle , Oliver Shorttle , Sergey N. Yurchenko , Peter J. Wheatley
Shangmin Tsai
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Elspeth K.H. Lee
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Diana K. Powell
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Peter Gao
Xi Zhang
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Julianne I. Moses
Éric Hébrard
Vivien Parmentier
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Sean Jordan
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Renyu Hu
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Munazza K. Alam
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Lili Alderson
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Natalie M. Batalha
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Jacob L. Bean
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Björn Benneke
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Carver J. Bierson
Ryan P. Brady
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Ludmila Carone
Aarynn L. Carter
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Katy L. Chubb
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Michael R. Line
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Julie Inglis
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Mercedes López-Morales
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Yamila Miguel
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Karan Molaverdikhani
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Zafar Rustamkulov
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David K. Sing
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Kevin B. Stevenson
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Hannah R. Wakeford
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Jeehyun Yang
Keshav Aggarwal
Robin Baeyens
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Saugata Barat
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Miguel de Val-Borro
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Tansu Daylan
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Jonathan J. Fortney
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Kevin C. France
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Jayesh M. Goyal
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David Grant
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James Kirk
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Laura Kreidberg
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Amy J. Louca
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Sarah E. Moran
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Sagnick Mukherjee
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Evert Nasedkin
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Kazumasa Ohno
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Benjamin V. Rackham
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Seth L. Redfield
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Jake Taylor
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Pascal Tremblin
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Nicole L. Wallack
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Luis Welbanks
Allison A. Youngblood
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Eva Maria Ahrer
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Natasha E. Batalha
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Patrick R. Behr
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Zachory K. Berta-Thompson
Jasmina Blecic
Sarah L. Casewell
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Ian J.M. Crossfield
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Nicolas Crouzet
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Patricio E. Cubillos
Leen Decin
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Jean Michel Désert
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Neale P. Gibson
Joseph A. Harrington
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Kevin Heng
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Th K. Henning
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Eliza Miller Ricci Kempton
Jessica E. Krick
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Monika A. Lendl
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Joshua D. Lothringer
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Nathan J. Mayne
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Thomas Mikal-Evans
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Everett A. Schlawin
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Enric B. Palle
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Oliver Shorttle
Sergey N. Yurchenko
Peter J. Wheatley
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Résumé

Photochemistry is a fundamental process of planetary atmospheres that regulates the atmospheric composition and stability1. However, no unambiguous photochemical products have been detected in exoplanet atmospheres so far. Recent observations from the JWST Transiting Exoplanet Community Early Release Science Program2,3 found a spectral absorption feature at 4.05 μm arising from sulfur dioxide (SO2) in the atmosphere of WASP-39b. WASP-39b is a 1.27-Jupiter-radii, Saturn-mass (0.28 MJ) gas giant exoplanet orbiting a Sun-like star with an equilibrium temperature of around 1,100 K (ref. 4). The most plausible way of generating SO2 in such an atmosphere is through photochemical processes5,6. Here we show that the SO2 distribution computed by a suite of photochemical models robustly explains the 4.05-μm spectral feature identified by JWST transmission observations7 with NIRSpec PRISM (2.7σ)8 and G395H (4.5σ)9. SO2 is produced by successive oxidation of sulfur radicals freed when hydrogen sulfide (H2S) is destroyed. The sensitivity of the SO2 feature to the enrichment of the atmosphere by heavy elements (metallicity) suggests that it can be used as a tracer of atmospheric properties, with WASP-39b exhibiting an inferred metallicity of about 10× solar. We further point out that SO2 also shows observable features at ultraviolet and thermal infrared wavelengths not available from the existing observations.
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hal-04233255 , version 1 (18-10-2023)

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Citer

Shangmin Tsai, Elspeth K.H. Lee, Diana K. Powell, Peter Gao, Xi Zhang, et al.. Photochemically produced SO2 in the atmosphere of WASP-39b. Nature, 2023, 617 (7961), pp.483-487. ⟨10.1038/s41586-023-05902-2⟩. ⟨hal-04233255⟩
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