棕矮星与系外行星大气中的闪电与电荷过程

对棕矮星大气成分的研究有助于理解其形成与演化。类似地，对系外行星大气的研究有望约束其形成与演化状态。我们利用三维模拟、动力学云形成以及动力学离子-中性化学的结果，研究将影响大气化学的电离过程：超热木星（super-hot Jupiters）的昼侧以原子氢为主，而非 H$_2$O。此类行星大气表现出相当程度的热电离，且云仅在夜侧形成，在那里闪电留下的化学示踪物（如 HCN）可能存续足够长时间而被探测到。外部辐射可能使系外行星被高度电离、形成 H$_3^+$ 的气体壳层所笼罩，并可能出现由天气驱动的极光。棕矮星使我们能够研究电子束在出现由天气系统驱动的、类似极光的外星化学中的作用，以及强磁场对冷大气气体的影响。电子束在棕矮星（如 LSR-J1835）高层大气中触发 H$_3^+$ 的形成，其可能与之反应形成水合氢离子 H$_3$O$^+$ 作为更长寿命的化学示踪物。棕矮星与超热气态巨行星可能是搜寻作为 H$_3^+$ 产物的 H$_3$O$^+$ 的极佳候选体。