蒸发熔岩世界的可观测性
地球与行星天体物理
2022-05-25 v3
摘要
熔岩世界属于一类轨道周期短的行星，其昼面温度高到足以熔化硅酸盐地壳。理论预测，由此产生的熔岩海洋会释放其挥发性组分，并与上覆蒸气达到平衡。这形成了一层稀薄且富含硅酸盐的大气，可能被限制在行星的永久昼面。JWST 的发射将提供亟需的灵敏度和光谱覆盖来表征这些世界。本文通过自洽地模拟所有目前已确认且具有足够亚恒星温度（> 1500 K）目标的硅酸盐大气，评估了可表征光谱特征的可观测性。为此，我们使用释气平衡化学和辐射传输方法计算温度-压力剖面、大气化学组成和发射光谱。我们探索了不含高挥发性元素的不同熔体成分，并考虑了可能的大气演化。我们的模型包含大量中性和离子物种，以及所有最新的不透明度数据。结果表明，SiO 和 SiO₂ 的红外特征是硅酸盐大气最佳且独特的标识，可利用 JWST 的 MIRI 仪器探测。在发射光谱中探测到这两种物种将能对大气热结构以及可能的熔体成分施加强有力的约束。我们还提出，某些物种（例如 TiO）可能与不同类别的熔体直接相关，从而可能揭示行星表面和内部动力学。目前，已有近十二颗已确认的熔岩行星适合利用 JWST 表征硅酸盐大气，其中两颗已被纳入首批 General Observers 计划。
引用
@article{arxiv.2202.04759,
title = {Observability of Evaporating Lava Worlds},
author = {Mantas Zilinskas and Christiaan van Buchem and Yamila Miguel and Amy Louca and Roxana Lupu and Sebastian Zieba and Wim van Westrenen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.04759},
year = {2022}
}
备注
Accepted for publication in A&A Preprint: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202142984