半径与重力对宜居带内边界的影响

对宜居带及其对行星性质的依赖关系给出严格定义，是搜寻宜居系外行星工作的一部分。在本研究中，我们使用大气环流模型 ExoCAM 来确定围绕 M 型矮星运行的潮汐锁定行星的宜居带内边界如何依赖于行星半径、表面重力和表面压强。我们发现，正如先前一维模拟所发现的那样，质量更大行星的宜居带内边界出现在更高的恒星辐照度处。我们还确定了改变行星半径和表面重力的相对效应。增大行星半径会导致行星反照率降低和气候变暖，从而将宜居带内边界推向更低的恒星辐照度。这源于环流机制的改变，导致亚恒星点周围厚重且具反射性的云层被破坏。增大重力会增加 outgoing longwave radiation（ outgoing longwave radiation，出射长波辐射），从而将宜居带内边界移至更高的恒星辐照度。这是因为水汽柱质量随重力增大而减小，导致温室效应减弱。重力对出射长波辐射的影响强于半径对行星反照率的影响，因此同时增大重力和半径会使宜居带内边界移至更高的恒星辐照度。我们的结果表明，质量更大的类地行星的宜居带内边界出现在更大的恒星辐照度处。