恒星宇宙射线对绕 M 型矮星运行的类地系外行星的大气影响

M 型矮星通常被认为有利于岩质行星的探测。然而，由于可能存在的高恒星活动，此类行星可能处于极端条件。本工作的目标是确定恒星宇宙射线对位于 M 型矮星宜居带内的类地行星关键大气成分的可能影响，并展示行星光谱中的相应变化。我们基于 Grenfell 等人 (2012) 的宇宙射线模型方案（该方案考虑了宇宙射线诱导的 NOx 产生），通过增加进一步的宇宙射线诱导产生机制（例如针对 HOx）并引入更宽能量范围（16 MeV - 0.5 TeV）的初级质子来扩展该方案。先前的研究表明，位于宜居带且遭受强烈耀发条件的行星具有高空大气甲烷浓度，而其臭氧生物标志被完全破坏。然而，我们当前的研究显示，增加宇宙射线诱导的 HOx 产生可导致大气甲烷丰度降低多达 80\%。此外，宇宙射线诱导的 HOx 分子与 NOx 反应生成 HNO$_3$，这在理论光谱中产生强烈的 HNO$_3$ 信号，并减少了 NOx 诱导的臭氧催化破坏，从而剩余超过 25\% 的臭氧柱。因此，即使在持续耀发的 M 型恒星情形下，当纳入新的宇宙射线诱导 NOx 和 HOx 方案时，臭氧信号在理论光谱中仍可见（尽管强度较弱）。我们还发现 HNO$_3$ 的水平可能高到潜在可探测。由于作为抵御有害紫外辐射关键屏障的臭氧浓度通过 NOx 诱导的臭氧催化破坏受到宇宙射线影响，恒星宇宙射线对地表的紫外通量的影响也得到了研究。