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极限循环可缩减宜居带的宽度

地球与行星天体物理 2016-08-24 v1 天体物理仪器与方法 大气与海洋物理

摘要

液态水宜居带(HZ)描述了类地行星通过碳酸盐-硅酸盐循环调节能够维持冰点以上条件的轨道距离。最近的计算表明,宜居带外区的行星无法维持稳定的温暖气候,而是应在漫长的全球冰川状态和较短的气候温暖期之间振荡。这种类似于地球上经历的“雪球地球”事件的条件,将不利于复杂陆地生命(包括智慧生命)的发展。在此,我们在先前研究基础上采用更新的能量平衡气候模型来计算宜居带中会发生此种循环的“极限循环”区域。我们认为,无生命的地球将比今天具有更高的CO2_2分压,因为植物和其他生物有助于增强CO2_2在土壤中的储存。当我们相应调整无生命模型时,我们发现极限循环可能发生,但先前的计算高估了其重要性。对于像太阳这样的G型星,极限循环仅发生在CO2_2脱气速率小于现代地球的类地行星上。对于K和M型星行星,极限循环不应发生;然而,M型星行星可能因其他原因而不适宜生命。环绕晚G型和早K型星的行星保持维持温暖稳定条件的最大潜力。我们的结果表明,宿主恒星类型、行星火山活动和海底风化都是决定行星是否易于发生极限循环的重要因素。

关键词

引用

@article{arxiv.1605.07130,
  title  = {Limit cycles can reduce the width of the habitable zone},
  author = {Jacob Haqq-Misra and Ravi Kumar Kopparapu and Natasha E. Batalha and Chester E. Harman and James F. Kasting},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1605.07130},
  year   = {2016}
}

备注

Accepted for publication in The Astrophysical Journal. 25 pages, 5 figures