利用VULCAN进行大气化学的比较研究

我们展示了开源光化学动力学代码VULCAN（Tsai et al. 2017; https://github.com/exoclime/VULCAN）的更新，纳入了C-H-N-O-S网络和光化学。其他新功能包括平流传输、凝结、各种边界条件以及与温度相关的紫外截面。首先，我们通过对Moses等人（2011）、Venot等人（2012）和VULCAN的HD 189733b模型进行比对，验证了我们的热木星大气光化学模型，以诊断可能的差异来源。其次，我们建立了一个从深层对流层延伸到上层平流层的木星模型，以验证低温下的动力学。我们的模型再现了与观测一致的碳氢化合物，并且凝结方案成功预测了水和氨冰云的位置。我们展示了垂直平流可以调节深层大气中的局部氨分布。第三，我们通过模拟地球来验证氧化大气的模型，并发现与观测结果一致。最后，将VULCAN应用于四个代表性的系外巨行星案例：WASP-33b、HD 189733b、GJ 436b和51 Eridani b。我们研究了C/O比和钛/钒物种化学对WASP-33b的影响；重新审视了HD 189733b以研究硫和碳凝结的影响；探索了内部加热和垂直混合（$K_{\textrm{zz}}$）对GJ 436b的影响；我们测试了具有S$_8$凝结物的51 Eridani b的更新行星特性。我们发现硫可以与碳或氮耦合，并影响其他物种，如氢、甲烷和氨。我们讨论了每种情况下合成光谱的可观测特征以及光化学霾前体的趋势。