利用JWST表征多云温带迷你海王星的大气

即将发射的詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）有望在使用透射光谱研究温带迷你海王星大气方面带来代际转变。然而，高空云会通过削弱光谱特征而阻碍其大气表征。在本研究中，我们系统地考察了用于表征多云迷你海王星大气的JWST仪器配置，评估了仪器选择和波长覆盖的重要性，重点关注NIRISS和NIRSpec。我们考虑了两颗绕邻近M矮星运行的温带迷你海王星K2-18 b和TOI-732 c作为案例研究，其平衡温度低于400 K，并评估了使用不同仪器配置（每仪器一次凌星）的观测。我们发现，即便在显著高海拔存在云的情况下，它们具有适中观测时间和充分波长覆盖的JWST透射光谱也能提供对关键分子H2O、CH4和NH3的精确丰度约束。最佳约束由组合全部三种高分辨率NIRSpec光栅（G140H+G235H+G395H）获得，其共同覆盖约1-5 $\mu$m范围。假设标称10倍太阳金属丰度，该三仪器配置的单次凌星观测可对K2-18 b和TOI-732 c分别实现低至3 mbar和0.1 mbar云顶压力的精确丰度约束。约束随仪器组合而变化。我们发现NIRSpec G235H+G395H是最佳双仪器配置，而NIRISS或NIRSpec G235H是单仪器观测的最佳选择。若无高空云，即便单仪器观测也能为这些行星提供良好的丰度约束。我们的发现凸显了JWST透射光谱在表征绕邻近M矮星运行的温带迷你海王星方面的前景。