行星大气崩塌与冲击事件重气化：针对 M 恒星系中陆地型行星的理论分析
地球与行星天体物理
2026-01-30 v2
摘要
探测陆地型系外行星的大气将是该领域的重要里程碑，但我们的观测能力偏向于围绕 M 恒星的潮汐锁定、靠近的行星。这些行星的大气因挥发性物质在夜侧凝结而易受大气侵蚀和崩塌的威胁。然而，这些被压实的挥发性物质积聚于夜侧的冰层构成了稳定的储备库，可通过陨石撞击将其重新蒸发，从而重建大气。本文采用简单能量平衡模型结合随机撞击的大气演化模拟，评估了该机制对 CO₂ 大气的可行性与重要性。我们发现，直径为 5-10 km 的中等尺寸撞击物以 1-10 Gyr⁻¹ 的频率发生，可在此前无大气的行星上再生可观察的瞬态大气。我们聚焦于 JWST DDT 岩石世界计划的具体目标，计算通过该机制产生的瞬态 CO₂ 大气所占演化时间比例。结果表明，在高撞击率和持续强劲 CO₂ 外源气伴随行星整个演化过程中，GJ 3929 b 可达 70%，LTT 1445 Ac 可达 50%，LTT 1445 Ab 可达 80%。我们还指出，大气崩塌可在一定程度上屏蔽挥发，尤其是在 M 恒星演化早期高 XUV 辐射阶段。总体而言，本工作表明陆地型行星的大气演化并非单调性演进，而是受到间歇性外部强迫的塑造。
引用
@article{arxiv.2510.25896,
title = {Atmospheric collapse and re-inflation through impacts for terrestrial planets around M dwarfs},
author = {Prune C. August and Robin Wordsworth and Mikayla Huffman and David Brain and Lars A. Buchhave},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.25896},
year = {2026}
}
备注
Published in ApJL