基于物理推导的巨行星大气涡流参数化及其在热木星大气中的应用

我们提出了一种基于物理现象的气态巨行星系外行星涡流扩散剖面参数化方法，并探讨了该参数化涡流剖面如何影响8颗热木星的化学组成、热结构、霾微物理及透射光谱。我们的涡流参数化依赖于行星固有温度（T$_{int}$），因此我们评估了该参数增加到通常所用值（$\sim$100K）以上时如何影响大气结构与组成。我们的研究表明，尽管T$_{int}$对深层大气的化学组成有强烈影响，但由于在这些条件下高海拔的淬灭水平，对于T$_{eq}$ $>$ 1300 K的上层大气不受影响。然而，在此阈值以下，由增加T$_{int}$所产生的较高大气温度影响了淬灭化学组成。我们的参数化依赖于两个参数：辐射-对流边界处的涡流幅度（K$_0$）和同温层顶处的相应幅度（K$_{top}$）。我们证明，当在所研究的大多数不同行星案例中采用通用的K$_0$和K$_{top}$值时，我们推导出的透射光谱与哈勃空间望远镜观测一致。此外，我们的模拟显示，增加涡流剖面增强了霾颗粒的光化学生成并减小了其平均半径，从而提供了更陡的紫外-可见斜率。最后，我们针对WASP-39b证明詹姆斯·韦伯空间望远镜观测为霾和云提供了改进的约束，并表明这两个组分似乎都是解释来自HST和JWST观测的联合透射光谱所必需的。