系外行星大气中的聚集态霾

光化学霾常被用来解释呈现短波方向上升趋势且分子特征微弱的系外行星透射光谱。尽管以往研究仅考虑球形霾粒子，由碳氢化合物聚集态粒子构成的光化学霾在整个太阳系中十分常见。我们利用气溶胶微物理模型研究聚集态光化学霾粒子对温暖系外行星透射光谱的影响。我们发现，由于聚集体可生长至更大半径，其光学深度的波长依赖比球形粒子更平坦。因此，球形霾不透明度在光学与近红外波段呈现短波散射斜率，而聚集态霾不透明度在这些波段可为灰色的，类似于凝结云盖所假设的情形。我们进一步发现，霾不透明度随产率增大、涡扩散系数减小和单体尺寸增大而增大，尽管后一效应的幅度依赖于产率及所探测的大气压力层级。我们生成合成系外行星透射光谱以研究这些霾对光谱特征的影响。在高霾不透明度情形下，聚集态霾导致平坦、近乎无特征的光谱，而球形霾产生倾斜光谱且在长波处具有清晰光谱特征。最后，我们生成GJ 1214b的聚集态与球形霾合成透射光谱，并与天基观测比较。我们发现，在产率受甲烷向高层大气输送限制的前提下，聚集态霾可比球形霾显著更好地重现数据。