经典宜居带的甲烷拓展
地球与行星天体物理
2018-05-23 v1
摘要
宜居带（HZ）是指岩质行星表面可能存在静止液态水体的环恒星区域。传统定义假设 CO2 和 H2O 是唯一的温室气体。这一经典 N2-CO2-H2O 宜居带的外边界在太阳系中延伸至近 1.7 AU，超出该范围后 CO2 的冷凝与散射将超过其温室能力。我们使用单柱辐射-对流气候模型评估了 CH4（10 至约 100,000 ppm）对恒星温度介于 2,600 至 10,000 K（约 A3 至 M8）的主序星经典宜居带（N2-CO2-H2O）的温室效应。在假设 N2-CO2-H2O 大气的前提下，先前研究表明较冷恒星能更有效地加热类地行星。然而，我们发现添加 CH4 对围绕比中 K 型（约 4500 K）更热恒星运行的行星产生净温室增温（数十度），而对围绕较冷恒星的行星则出现显著的反温室效应。我们表明 10% 的 CH4 可使最热恒星（TEFF = 10,000 K）的经典宜居带宽度增加逾 20%。相比之下，CH4 反温室可使最冷恒星（TEFF = 2,600 K）的宜居带缩小相近百分比。我们发现，较热恒星外边界附近的致密 CO2-CH4 大气可能暗示可居住性，凸显了在宜居带替代定义中纳入次要温室气体的重要性。我们参数化了这一 N2-CO2-H2O-CH4 宜居带的边界，并讨论了其在地外生命搜寻中的意义。
引用
@article{arxiv.1805.02801,
title = {A Methane Extension to the Classical Habitable Zone},
author = {Ramses M. Ramirez and Lisa Kaltenegger},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.02801},
year = {2018}
}
备注
Published in The Astrophysical Journal (8 Figures, 2 Tables, 25 pages) http://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aab8fa