类地行星通过晚期盘吸积形成次生大气
地球与行星天体物理
2020-04-07 v1
摘要
近来，在主序星周围发现了远超通常原行星盘寿命（即 > 10 Myrs）的气体盘，此时行星已然形成。这些主要由CO、碳和氧组成的气体盘似乎在拥有类冥天体带（类似于我们的柯伊伯带）的系统中普遍存在，并可延续数亿年。在这些气体盘中运行的行星将吸积大量气体，将其原生大气转变为成分类似于母气体盘的新次生大气。在此，我们量化了在多种观测气体盘及广泛行星类型下可形成的次生大气规模。我们发现此晚期阶段的气体吸积非常显著，在极稀薄气体盘中类地行星即可轻易吸积一个地球大气质量的气体。在略更质量的盘中，我们表明可吸积大量CO大气，形成具有至多亚海王星级压力的行星。我们的新结果表明，在这些晚期气体盘中会产生高金属丰度与高C/O比的新次生大气，重置其从原行星盘阶段继承的原生成分，并为因光蒸发或巨碰撞而失去大气的行星提供新生。因此我们提出低质量行星大气形成的新范式，可由未来观测（JWST、ELT、ARIEL）检验。我们还表明此晚期吸积将在亚海王星或冷系外木星中呈现非常清晰的信号。最后，我们发现吸积会在晚期气体盘中产生空腔，可作为针对距宿主星几au至数十au的低质量行星的新行星探测方法。
引用
@article{arxiv.2004.02496,
title = {Formation of secondary atmospheres on terrestrial planets by late disk accretion},
author = {Quentin Kral and Jeanne Davoult and Benjamin Charnay},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.02496},
year = {2020}
}
备注
Paper accepted and now published in Nature Astronomy. See the published version here: https://www.nature.com/articles/s41550-020-1050-2