受光照和潮汐加热约束的系外卫星宜居性
地球与行星天体物理
2013-10-31 v3
摘要
探测环绕系外行星的卫星(“系外卫星”)现已成为可能。一旦在恒星宜居带内发现它们,关于其宜居性的问题便会浮现。系外卫星很可能与其宿主行星潮汐锁定,因此经历的昼夜远短于其绕恒星的轨道周期,并且拥有季节,所有这些都有利于宜居性。由于行星反射恒星光照并发射热光子,这些卫星单位面积接收到的光照可能多于其宿主行星。相反,食现象会通过减少恒星照射显著改变系外卫星的局部气候。除了辐射加热外,系外卫星上的潮汐加热可能非常大,甚至足以导致灭菌。我们确定了辐射加热和潮汐加热强到足以触发失控温室效应的物理和轨道参数组合。类比于恒星宜居带,这些约束定义了一个行星周围的“宜居边缘”。我们将模型应用于假设围绕最近发现的系外行星 Kepler-22b 和巨行星候选体 KOI211.01 的卫星,并首次描述了宜居系外卫星的轨道。如果任一行星在大于 10 个行星半径的距离上拥有卫星,这可能表明存在一颗宜居卫星。
引用
@article{arxiv.1209.5323,
title = {Exomoon habitability constrained by illumination and tidal heating},
author = {René Heller and Rory Barnes},
journal= {arXiv preprint arXiv:1209.5323},
year = {2013}
}
备注
typos in Eqs. (11) and (B.3) corrected; runaway greenhouse flux for Super-Ganymede corrected to 266W/m^2; contours in Figs. 8, 10, and 13 adjusted; 35 pages; 16 figures (7 colored)