温带亚海王星 K2-18b 的一维大气研究

质量介于 2 至 10 M$_\oplus$ 之间的系外行星的大气组成尚不清楚。就此而言，受到类地恒星辐照的亚海王星 K2-18b 为表征此类大气提供了宝贵机会。先前利用 Kepler、哈勃（HST）和 Spitzer 空间望远镜数据，通过反演算法和正向建模对其透射光谱的分析表明存在 H$_2$O 和 H$_2$--He 大气，但未探测到 CH$_4$ 等其他气体。我们使用 Exo-REM（我们的自洽一维辐射平衡模型）对 K2-18 b 的大气进行模拟，采用大范围大气参数网格以推断其化学组成的约束。我们表明，我们的模拟倾向于 40 至 500 倍太阳的金属丰度，并在某些情况下指示 H$_2$O-冰云而非液态 H$_2$O 云的形成。我们还确认了先前研究的发现，即 CH$_4$ 吸收特征在 HST 光谱范围内名义上主导透射光谱。我们将结果与反演算法结果比较，发现 H$_2$O 主导光谱的解释要么是由于忽略了 CH$_4$ 吸收，要么是对数据的强过拟合。最后，我们研究了允许 CH$_4$ 贫乏大气的不同情形。我们能使数据拟合这些情形，但发现 K2-18b 具有高空内温度的可能性极小。低 C/O 比（$\approx$ 0.01--0.1）允许 H$_2$O 主导透射光谱并能拟合数据，但迄今该设定缺乏物理解释。C/O 比 $<$ 0.01 的模拟无法令人满意地拟合数据。