可能的海洋世界光化学建模考量

JWST 正在 revolutionize 对温暖亚海王星的研究，首次检测到 K2-18 b 这颗位于温室带内亚海王星的碳含量分子。检索到的 CH$_4$ 和 CO$_2$ 的丰度，以及对 NH$_3$ 和 CO 的非检测结果，与先前针对拥有温室海洋的海洋世界进行的光化学模型预测相符。然而，最近的光化学建模提出了观察到的丰度可能由 mini-Neptune 场景解释。在本研究中，我们以 K2-18 b 为案例研究，采用独立的光化学建模探索这些场景。我们发现先前的结果对模型假设范围敏感，包括光化学交叉截面、入射恒星光谱、表面压力、UV 反照率和金属度，这些因素显著影响最终丰度。我们探索了广泛的模型空间以检验与 K2-18 b 检索到的分子丰度相符的情景。我们的分析表明，先前受青睐的 mini-Neptune 场景与大多数检索到的丰度不兼容，而海洋世界情景（包括居住和非居住两种情况）提供了更好的吻合。在无生命的海洋世界情景下，大多数丰度约束都能得到解释，唯一例外是 CH$_4$，其通常偏低但取决于模型假设。若假设观察到的 CH$_4$ 主要来自生物来源，则居住的海洋世界情景能够与所有丰度相符。我们的结果强调了系统性光化学建模和准确解释化学丰度约束对海洋世界候选目标的重要性。