TRAPPIST-1 行星水圈的表征
地球与行星天体物理
2021-03-10 v1
摘要
背景。行星质量与半径数据正展现出低质量系外行星密度的广泛多样性。这包括亚海王星，其低密度可由富挥发分层解释。水是最丰富的挥发分之一，可依行星表面条件以不同相态存在。为约束其组成与内部结构，需建立能精确计算水在各相态下性质的模型。目的。我们提出一个包含具蒸汽、超临界与凝聚相的多相水层内部结构模型。我们推导行星组成参数及其不确定性的约束，聚焦于兼具温暖与温和行星的多行星系统 TRAPPIST-1。方法。我们使用处于辐射-对流平衡的 1D 蒸汽大气，其 interior 的水层自洽地处于超临界相。对于温和表面条件，我们在水圈中实现液态及冰 Ih 至冰 VII 相。我们采用 MCMC 反演方案推导核与水的组成参数的概率分布。结果。我们细化了所有行星的组成，并推导出行星 b 与 c 的大气参数。后者将处于后失控温室态，且可能足够延展以被 JWST 等空间任务探测。行星 d 至 h 呈现凝聚冰相，最大水质量分数低于 20%。结论。TRAPPIST-1 行星的推导水量随半长轴总体递增，行星 d 除外。此对趋势的偏离可能源于形成机制，如迁移及行星 d 形成区的水富集，或延展的富 CO 大气。
引用
@article{arxiv.2101.08172,
title = {Characterisation of the hydrospheres of TRAPPIST-1 planets},
author = {Lorena Acuña and Magali Deleuil and Olivier Mousis and Emmanuel Marcq and Maëva Levesque and Artyom Aguichine},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.08172},
year = {2021}
}
备注
11 pages, 7 figures. Accepted by Astronomy & Astrophysics (in press)