TRAPPIST-1 b 大气约束：来自 3D 气候建模的洞见
地球与行星天体物理
2025-09-03 v1
摘要
JWST 对 TRAPPIST-1 b 二次日食的 12.8 和 15 微米次要日侧辐射测量揭示了非常亮的日侧。这一测量值与无大气情况一致。之前的 1D 大气建模也排除了——乍看之下——富含 CO2 的大气。然而，迄今为止仅探索了部分大气类型的可能性并已被排除。最近，TRAPPIST-1 b 于 15 微米同步全相位曲线的观测也被记录下来，允许更深入了解该行星的热结构。我们首先寻找能够产生与二次日食观测相符日侧辐射的大气。随后，我们确定这些大气中哪些与观察到的同步相位曲线相符。我们使用 1D 辐射-对流模型和 3D 全球气候模型 (GCM) 来模拟广泛的大气组成和表面压力。随后，我们从这些模拟中生成可观测量并与现有的辐射观测进行比较。我们发现若干大气家族在二次日食观测的 2-σ 置信区间内与之相符。其中一些大气特征平滑的相位曲线，可能被观测排除；而另一些则产生的相位曲线仍与数据相符（例如薄 N2-CO2 大气，或富含 hazes 的 CO2 大气）。我们还指出 3D 效应可能无法从 1D 研究中预测（如能量再分配效率、大气坍塌）。TRAPPIST-1 b 的现有观测与无大气星球情况一致，这是最可能的情形。其次一种可能性是薄 CO2 贫乏的残余大气。然而，本研究表明不同的大气情形可导致 15 微米处的高日食深度。因此，从单一光度点即可概括大气存在可能是不妥的。
引用
@article{arxiv.2509.02120,
title = {Constraints on the possible atmospheres on TRAPPIST-1 b: insights from 3D climate modeling},
author = {Alice Maurel and Martin Turbet and Elsa Ducrot and Jérémy Leconte and Guillaume Chaverot and Gwenael Milcareck and Alexandre Revol and Benjamin Charnay and J. Thomas Fauchez and Michaël Gillon and Alexandre Mechineau and Emeline Bolmont and Ehouarn Millour and Franck Selsis and Jean-Philippe Beaulieu and Pierre Drossart},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.02120},
year = {2025}
}
备注
26 pages, 24 figures, accepted for publication in Astronomy and Astrophysics