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多云(系外)行星的圆偏振信号

地球与行星天体物理 2018-08-29 v1

摘要

行星反射光的圆偏振通常因其相较于线偏振非常小而被忽略。然而,它可能提供关于行星大气与表面以及生命存在的信息,因为作为地球生命构建模块的同手性分子已知会反射圆偏振光。我们计算了被具有液态水或硫酸溶液云层的岩质(系外)行星所反射光的圆偏振度 PcP_c,包括行星盘面上空间分辨的结果,以及对于具有块状云的行星在整个行星盘面上的积分结果,针对多种行星相位角 α\alpha。大气气体与云的光学厚度和垂直分布、云粒子的尺寸参数与折射率以及 α\alpha 均会影响 PcP_c。在空间分辨情况下,PcP_c±0.20%\pm 0.20\% 之间变化(符号表示偏振方向)。仅当云层上方气体光学厚度较小时,行星各半球间才会出现显著的符号变化(与云粒子性质相关)。对于块状云,盘面积分的 PcP_c 通常小于 ±0.025%\pm 0.025\%,在 α\alpha 介于 4040^\circ7070^\circ 之间以及 120120^\circ140140^\circ 时达到最大值。正如预期,盘面积分的 PcP_cα=0\alpha=0^\circ 和 180^\circ 时几乎为零。在 α100\alpha \approx 100^\circ 时盘面积分的 PcP_c 也非常小。利用当前技术测量圆偏振信号似乎具有挑战性。然而,微小的大气圆偏振信号可能允许探测由同手性分子引起的圆偏振。确认此类信号的可探测性需要更好地了解生物源圆偏振信号的强度。

关键词

引用

@article{arxiv.1805.08686,
  title  = {Circular polarization signals of cloudy (exo)planets},
  author = {Loïc Rossi and Daphne M. Stam},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1805.08686},
  year   = {2018}
}

备注

15 pages, 11 figures, Accepted for publication in Astronomy and Astrophysics