宜居带内缘附近的高温氢气候
地球与行星天体物理
2019-09-04 v1
摘要
年轻类地行星可以捕获或释出富含氢的大气，其 H2 含量达数十至数百巴，并持续 1 亿年或更久。尽管地球和类地系外行星上最早的宜居条件可能因此在大气仍以 H2 为主时出现，但 H2 的气候效应仍知之甚少。先前的研究表明，在宜居带外缘 H2 会引起强烈的温室增温。此处我们使用一维辐射-对流模型表明，H2 在宜居带内缘附近也会导致强烈的增温。然而，与 H2 在外缘的温室增温不同，其在内缘附近的影响由热力学驱动：H2 较大的热标高使大气比纯 H2O 大气或以重背景气体（如 N2 或 CO2）为背景的大气能储存更多的水蒸气，从而放大了 H2O 的温室效应。随后利用理想化的灰体计算，我们给出了关于不同背景气体如何影响宜居带内缘的一般性论证。H2 因其诱导新颖的“Souffle”气候的能力而脱颖而出，这进一步支持了其增温效应。我们的结果表明，若宜居带内缘附近行星的最早条件是富 H2 的，那么它们很可能也是炎热的：1 巴 H2 足以将地表温度升至 340 K 以上，50 巴 H2 足以将地表温度升至 450 K 以上。
引用
@article{arxiv.1907.13169,
title = {Hot Hydrogen Climates near the inner edge of the Habitable Zone},
author = {Daniel D. B. Koll and Timothy W. Cronin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.13169},
year = {2019}
}
备注
Accepted at Astrophysical Journal