富氢温暖系外行星大气中的霾形成

未来几年上线的新观测能力将为系外行星大气的表征提供机会。然而，许多系外行星的大气中可能存在云/霾，从而削弱光谱特征振幅。我们利用实验室模拟探究了在800 K、金属丰度分别为太阳的100倍和1000倍的富氢系外行星大气中的光化学霾形成。我们发现，两种模拟大气中均产生了霾颗粒，其粒径较小（20至140 nm），产率相对较低（2.4×10⁻⁵至9.7×10⁻⁵ mg cm⁻³ h⁻¹），但颗粒尺寸与产率取决于模拟实验中的初始气体混合物与能量源。气相质谱显示，这些大气中发生了复杂的化学过程，生成了新的气体产物，可进一步反应形成更大的分子与固态霾颗粒。两种C/O比相近（约0.5）的富氢大气产生了不同的霾颗粒尺寸、霾产率与气体产物，表明大气中的元素丰度及其成键环境均可显著影响光化学。我们的初始气体混合物中不含甲烷（CH₄），尽管通常认为CH₄是生成有机霾所必需的。然而，不同初始气体混合物的实验霾产率表明，CH₄既非生成有机霾所必需，也无助于促进有机霾形成。气体产物的多样性与相对产率表明，CO与N₂丰富了富氢大气中的化学反应。