用于模拟富含可凝结成分系外行星大气的多组分假绝热线
地球与行星天体物理
2021-10-12 v1
摘要
岩质、潜在宜居行星演化中的关键阶段可能在大批非稀薄可凝结成分的大气条件下展开。凝结物滞留的变化及伴随的局地直减率改变可能显著影响行星气候与表面条件,但目前尚无通用理论能有效描述此类大气。本文在 Li 等人(2018)工作的基础上,将 Pierrehumbert (2010)中的单组分湿润假绝热推导推广到允许多个任意稀薄度并可保留凝结物比例的可凝结组分。引入自由可调的保留凝结物比例,使得对具有非稀薄可凝结成分大气的灵活、自洽处理成为可能。为测试该假绝热线模拟多样气候的能力,我们将公式应用于具有代表类地行星演化中富含可凝结成分大气重要阶段的组成、表面压强与温度的行星大气:处于失控温室状态的岩浆海洋行星;具有复杂大气组成的撞击后晚期增生类似行星;以及位于经典恒星周围宜居带外缘附近的太古宙类地球行星。我们发现,多个非稀薄可凝结物种的滞留变化可显著影响直减率,进而影响到行星大气的出射辐射与光谱特征。所提出的公式使得对岩质系外行星与早期地球类似物的气候演化可进行更全面的刻画。
引用
@article{arxiv.2108.12902,
title = {A multispecies pseudoadiabat for simulating condensable-rich exoplanet atmospheres},
author = {R. J. Graham and Tim Lichtenberg and Ryan Boukrouche and Ray Pierrehumbert},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.12902},
year = {2021}
}
备注
Accepted for publication in Planetary Science Journal on 8/24/2021. For a video summary see https://bit.ly/3ztVhfF