氮主导的超短周期超级地球的大气成分与可观测性

我们探究了超短周期超级地球的氮主导大气的化学性质与可观测性。我们关于超级地球可能拥有充氮大气的假设，基于 55 Cnc e 的观测——其更支持高平均分子量大气的情形。我们以 Titan 的元素丰度为起点，利用化学动力学计算了热超级地球一大类可能的成分。我们使用解析温度廓线，并在 C/O 与 N/O 比值跨越数个量级的参数空间中探索，同时始终令氮为主导组分。我们生成了合成透射与发射光谱，并评估了未来 James Webb 空间望远镜与 ARIEL 对其的潜在可观测性。我们的结果表明，HCN 是高 C/O 比的有力指示物，这与 H 主导大气中的发现类似。我们发现这些世界很可能具有 C/O > 1.0，且 HCN、CN、CO 应为热发射中首要搜寻的分子。对于较低温度（T < 1500 K），我们额外发现高 N/O 比情形下的 NH3，以及低 N/O 比情形下的 C2H4、CH4 为强吸收体。此类大气中氢的耗竭会使 CN、CO 与 NO 成为 0.6 - 5.0 $\mu$m 波段中极为显著的待寻分子。我们的模型显示，即将到来的 JWST 与 ARIEL 任务将能以空前的置信度分辨超短周期超级地球的大气成分。