类地系外行星上的CO$_2$海洋双稳态
地球与行星天体物理
2022-10-25 v1
摘要
岩石行星大气与内部之间二氧化碳的循环可稳定全球气候，并使行星表面温度在地质时间尺度上高于冰点。然而，全球碳预算的变化以及行星子系统间不稳定的反馈循环可能使岩石系外行星气候失稳，走向太阳系中未知的状态。在此，我们进行晴空大气辐射传输与表面风化模拟，以探测在环恒星宜居带外缘相关恒星辐照度下，有海洋的岩石系外行星气候平衡的稳定性。我们的模拟表明，围绕G型和F型恒星（而非M型恒星）运行的行星可能在大气温室气体高效封存的类地气候态与另一种稳定气候平衡（CO在表面凝结并形成笼形水合物或液态CO覆盖层）之间呈现双稳态。随着恒星辐照度增加且风化低效，后一状态在凉爽的表面CO凝结气候与炎热的非凝结气候之间振荡。CO双稳态气候可能出现在行星历史早期并稳定存在数十亿年。二氧化碳凝结气候的 CO 随恒星辐照度变化趋势与风化稳定行星群体相反，表明有可能对这些不同气候类别进行观测区分。
引用
@article{arxiv.2210.00149,
title = {CO$_2$ ocean bistability on terrestrial exoplanets},
author = {R. J. Graham and Tim Lichtenberg and Ray Pierrehumbert},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.00149},
year = {2022}
}
备注
Accepted for publication in JGR-Planets. 19 pages (including references and Tables), 6 figures, corresponding author email: [email protected]