主序星周围偏心轨道行星的宜居性与水损失极限
地球与行星天体物理
2020-02-19 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
行星的气候会受到其轨道偏心率和自转轴倾角的强烈影响。本文使用一种经修改以包含简单失控温室(RGH)参数化的一维能量平衡模型，探讨这两个参数对环绕 F、G、K 和 M 型矮星运行的类地水行星（完全被海洋覆盖的行星）气候的影响。我们发现，行星在整个轨道中展现宜居表面条件的入射通量范围随偏心率增大而减小。然而，轨道期间暂时宜居条件的出现产生了一种对轨道偏心率、自转轴倾角、行星纬度和宿主恒星光谱类型敏感的偏心宜居带(EHZ)。我们发现，由于这些行星的宽带行星反照率较低，环绕 M 型矮星运行的偏心行星在轨道中展现宜居表面条件的比例更大。自转轴倾角较大的行星具有较小的 EHZ，但如果它们在轨道期间不进入雪球状态，则气候更温暖。我们还发现所有偏心率的行星上均无瞬态失控温室状态。相反，行星的整个轨道要么处于 RGH 要么不处于。对于接收现代太阳常数 100% 辐射的 G 型矮星行星，偏心率高于 0.55 时，整个地球海洋水量可在 3.6 Gyr 内损失。M 型矮星行星由于其较大的入射 XUV 通量，偏心率高于 0.38 时仅 690 Myr 即可干涸。这项工作对偏心行星具有重要意义，这些行星尽管在绕宿主恒星运行时技术上偏离了传统宜居带，却可能展现表面宜居性。
引用
@article{arxiv.2001.02228,
title = {Habitability and Water Loss Limits on Eccentric Planets Orbiting Main Sequence Stars},
author = {Igor Palubski and Aomawa Shields and Russell Deitrick},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.02228},
year = {2020}
}
备注
22 pages, 9 figures, 2 tables, accepted for publication in the Astrophysical Journal