寻找被液态水和冰云覆盖的系外行星上的彩虹

在系外行星反射的星光中寻找主彩虹似乎是搜索系外行星大气中液态水云的一种有前景的方法。由水晶体而非水滴组成的冰水云可能会通过覆盖液态水云而掩盖行星信号中的彩虹特征。在此，我们研究了大气中同时存在液态水和冰云的系外行星的彩虹特征强度，并计算了地球真实云覆盖率下的彩虹特征。我们计算了被由液态水滴或水冰晶体组成的斑驳云覆盖的水平和垂直不均匀类地系外行星所反射星光的通量和偏振信号。行星表面设为黑色。在仅显著覆盖液态水云的行星上，总通量信号显示出微弱的彩虹特征。然而，任何冰云对液态水云的覆盖都会削弱总通量中的彩虹特征，从而阻碍大气中液态水的发现。另一方面，在系外行星的偏振信号中探测主彩虹似乎是探测系外行星大气中液态水的有力工具，即使这些云部分被冰云覆盖。特别是，仅覆盖行星表面 10%-20% 的液态水云，且其中超过一半被冰云覆盖，仍能在行星信号中产生偏振彩虹特征。事实上，对具有类似地球真实云覆盖率的系外行星的通量和偏振信号的计算显示出了强烈的偏振彩虹特征。