基于AKARI红外光谱的海王星大气成分研究

目标：分析了AKARI红外相机（IRC）于2007年5月获取的海王星1.8至13 $\mu$m 间的圆盘平均红外光谱，旨在 求出全球平均的平流层温度结构； 推导平流层碳氢化合物的丰度；以及 探测4.7 $\mu$m 处CO的荧光发射。方法：使用逐线辐射传输代码对中红外光谱进行建模，以确定1-1000 $\mu$bar 间的温度结构以及CH$_4$、CH$_3$D和高级碳氢化合物的丰度。随后使用完整的非LTE辐射模型来确定最佳拟合的CO廓线，以再现NG通道（光谱分辨率为135）中在4.7 $\mu$m 处观测到的荧光发射。结果：全球平均的平流层温度结构在1-1000 $\mu$bar 间呈准等温状态，这表明自十年前红外空间天文台的研究以来，全球平流层状况几乎没有变化。推导出的CH$_4$摩尔分数在50 mbar处为$(9.0\pm3.0)\times10^{-4}$，在1 $\mu$bar处降至$(0.9\pm0.3)\times10^{-4}$，这大于56 K的对流层顶作为有效冷阱时的预期值，但与通过温暖的南极对流层顶（62-66 K）泄漏的CH$_4$被平流层运动在全球范围内重新分配的假设相一致。CH$_4$中D/H的比率为$3.0\pm1.0\times10^{-4}$，支持了海王星相对于其他巨行星富集氘的结论。我们确定了0.3 mbar处乙烷的摩尔分数为$(8.5\pm2.1)\times10^{-7}$，与先前研究一致；并确定了2.8 $\mu$bar处乙烯的摩尔分数为$5.0_{-2.1}^{+1.8}\times10^{-7}$。4.7 $\mu$m 处的发射峰被解释为CO的荧光发射，并要求具有包含外部和内部CO源的垂直分布。