由全耦合大气-内部演化模型对 Trappist-1 行星可观测大气的预测
地球与行星天体物理
2022-07-12 v1
摘要
Trappist-1 行星提供了一个独特的机会来检验当前对岩石行星演化的理解。詹姆斯·韦伯空间望远镜预计将表征这些行星的大气,可能探测到由水光解和随后氢逃逸产生的 CO、CO、HO、CH 或无机 O。在此,我们将一个耦合大气-内部演化模型应用于 Trappist-1 行星,以预测其现代大气。该模型此前已针对地球和金星验证,将岩浆海洋结晶与温带地球化学循环相联系。地幔对流、岩浆脱气、大气逃逸、地壳氧化、辐射-对流气候模型以及深部挥发性循环被显式耦合,以预测 8 Gyr 内的整体大气和行星氧化还原演化。通过采用蒙特卡洛方法采样广泛的初始条件和未知参数,我们对当前 Trappist-1 大气做出了一些初步预测。我们发现,外部行星的无氧大气是可能的但并非确定的;在主序前通过氢损失产生的氧通常被地壳汇消耗。相反,内部行星上的氧积累发生在约一半的模型运行中。完全大气侵蚀对内部行星是可能的但不确定(发生在 20%-50% 的模型运行中),而外部行星在几乎所有模型模拟中都保留了显著的表层挥发物。对于所有保留大量大气的行星,预期为以 CO 为主或 CO-O 大气;水蒸气在大多数情况下不太可能成为可探测的大气组分。这些预测必然有许多注意事项,但它们与即将到来的观测的不一致将凸显类地行星知识的空白。
引用
@article{arxiv.2207.04164,
title = {Predictions for Observable Atmospheres of Trappist-1 Planets from a Fully Coupled Atmosphere-Interior Evolution Model},
author = {Joshua Krissansen-Totton and Jonathan J. Fortney},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.04164},
year = {2022}
}
备注
Main text 16 pages, 11 figures