系外行星挥发性碳含量作为雾霾形成的自然途径
地球与行星天体物理
2023-05-31 v1
摘要
我们探索类地行星形成，重点关注以固态有机物作为挥发性碳主要来源的补给。对于缺水的地球，行星形成盘内的水冰线（或冰升华锋面）长期以来是一个关键焦点。我们假定，烟炱线（固态有机物被不可逆破坏的位置）也是盘内的一个关键位置。烟炱线比水雪线更靠近宿主恒星，并与大多数已探测系外行星的位置重叠。在这项工作中，我们探究了一个从其物质主要来源于烟炱线与水的冰线之间区域的星体的最终大气组成。我们模拟了一个富硅酸盐世界，其碳质量分数为 0.1% 和 1%，且具有可变水含量。我们表明，由于地球化学平衡，这些行星的地幔将富含还原碳但具有相对较低的水（氢）含量。当在上层大气中暴露于恒星紫外光子时，脱气将自然产生雾霾生成的成分。基于常呈现无特征透射光谱（Kreidberg 等人 2014，Knutson 等人 2014，Libby-Roberts 等人 2020）的存在，遮蔽性大气雾霾在系外行星清单中似乎很常见。此类雾霾可能由下方硅酸盐主导地幔的高挥发分含量所驱动。尽管这类行星在太阳系中无对应体，但它应在银河系中很常见，并可能对宜居性产生潜在影响。
引用
@article{arxiv.2305.05056,
title = {Exoplanet Volatile Carbon Content as a Natural Pathway for Haze Formation},
author = {E. A. Bergin and E. Kempton and M. Hirschmann and S. T. Bastelberger and D. J. Teal and G. A. Blake and F. Ciesla and J. Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.05056},
year = {2023}
}
备注
15 pages, 6 figures, accepted by Astrophysical Journal Letters. ApJL version has 5 figures. We include an extra figure (Figure 6) in this submission which is an artist rendering of a young disk including the soot and water ice lines. Image Credit for Fig. 6: Ari Gea/SayoStudio