利用多模型稀疏采样集成探索TRAPPIST-1 e的化学、气候和透射光谱

TRAPPIST-1 e是少数几个在近期内可进行表征的宜居带系外行星之一。在本研究中，我们的动机既有科学性的也有技术性的。我们的技术目标是建立一种多模型稀疏采样集成方法，以连贯地探索系外行星科学中典型的巨大未约束参数空间。我们的科学目标是确定将观测与TRAPPIST-1 e大气成分大参数空间下的潜在气候联系起来的关联。我们考虑的大气成分为N2、CO2、CH4和H2O，并包含水云和光化学雾霾。我们使用一维光化学模型、三维气候模型和透射光谱模型，通过应用于大气成分的准蒙特卡洛稀疏采样方法进行过滤。虽然云和雾霾对透射光谱有显著影响，但对于某些成分和气候状态，CO2和CH4可能在<10次凌星中被探测到。较冷的气候具有更好的表征前景，因为其相对干燥且云量较少，使得透射观测能够更深入地探测其大气。CH4体积混合比>10^{-3}会触发强烈的反温室冷却，其中近红外吸收同时在对流层顶产生逆温层，并减少到达行星表面的恒星辐射。在这种情况下，按表面值解释盘面平均发射率和反照率可能会得出误导性结论，因为在这里低反照率和高热发射率与寒冷行星相关联。未来的工作将使用我们的稀疏采样方法来探索更广泛的参数空间和其他适合观测的系外行星。