系外行星大气中 CH4、CO2 与 H2O 的共存
地球与行星天体物理
2021-02-10 v1
摘要
我们基于约 600 K 以下的 H、C、O、N 元素丰度提出一种系外行星大气分类。针对 H、C、N、O 丰度的所有组合运行了化学平衡模型，发现了三类解，它们对温度、压力和氮丰度的变化具有鲁棒性。A 类大气包含 H2O、CH4、NH3 以及 H2 或 N2 之一，但仅含痕量的 CO2 和 O2。B 类大气包含 O2、H2O、CO2 和 N2，但仅含痕量的 CH4、NH3 和 H2。C 类大气包含 H2O、CO2、CH4 和 N2，但仅含痕量的 NH3、H2 和 O2。其他分子在化学平衡中仅以 ppb 或 ppm 浓度存在，取决于温度。C 类大气在太阳系中未发现，那里的大气通常足够冷以使水凝结，但系外行星很可能拥有此类大气。我们的模型显示，除可发生于所有类型大气中的水云外，C 类大气中还可出现石墨（烟炱）云。完整的平衡凝结模型表明，来自温暖岩石的脱气可自然地提供 C 类大气。我们得出结论：C 类大气若存在，在考虑 CH4 与 CO2 共存时会导致系外行星生物标志物的假阳性探测，并建议采用其他更稳健的非平衡标记。
引用
@article{arxiv.2010.12241,
title = {Coexistence of CH4, CO2 and H2O in exoplanet atmospheres},
author = {P. Woitke and O. Herbort and Ch. Helling and E. Stüeken and M. Dominik and P. Barth and D. Samra},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.12241},
year = {2021}
}
备注
accepted by A&A, 5 pages and 5 pages appendices, 10 figures, 3 tables