超级地球大气中的潜在生物特征 II：光化学响应
地球与行星天体物理
2015-06-15 v1
摘要
对环绕 M 型矮星宜居带运行的超级地球大气进行光谱表征是系外行星科学的一个关键焦点。核心挑战在于理解和预测大气生物特征（与生命相关的物种）的预期光谱信号。我们的工作应用了一个全球平均辐射 - 对流 - 光化学柱模型，假设行星具有类似地球的生物量和行星演化过程。我们研究了重力为 1g 和 3g、表面压力为 1 bar、中心恒星光谱型从 M0 到 M7 的行星。Rauer 等人 (2011) 已展示了计算出的行星情景的光谱信号。本研究的主要动机是对行星大气中的化学过程进行更深入的分析。我们应用了一种诊断工具——路径分析程序 (Pathway Analysis Program)，以阐明形成和破坏生物特征物种的光化学路径。臭氧是复杂生命的潜在生物特征。我们分析的一个重要结果是，对于位于较冷 (M5-M7) 型矮星宜居带内的行星，臭氧光化学主要从查普曼生成（在地球平流层中占主导地位）转变为烟雾主导的臭氧生成。这一结果与中心恒星在 UVB 波长范围内的能量通量较低有关，因此分子氧的行星大气光解较慢，从而减缓了查普曼臭氧的生成。
引用
@article{arxiv.1303.6804,
title = {Potential Biosignatures in Super-Earth Atmospheres II. Photochemical Responses},
author = {J. L. Grenfell and S. Gebauer and M. Godolt and K. Palczynski and H. Rauer and J. Stock and P. v. Paris and R. Lehmann and F. Selsis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1303.6804},
year = {2015}
}
备注
53 pages, 7 figures, manuscript accepted at "Astrobiology" Journal