恒星活动对M矮星周围湿润宜居类地大气的影响
地球与行星天体物理
2020-01-08 v1
摘要
对邻近M矮星周围类地行星的凌星光谱观测是未来几十年空间任务的主要目标。三维气候模拟表明，慢同步自转的类地行星可能在恒星下点形成厚云，从而增加反照率。对于有效温度Teff > 3000 K的M矮星，位于内宜居带(IHZ)的此类行星已被证明可维持湿润温室条件，具有增强的平流层水汽(fH2O > 1E-3)和类地低温表面。然而，M矮星还具有强烈的紫外活动，可能有效光解平流层中的H2O。先前的建模工作未包含高恒星紫外活动对H2O的影响。在此，我们采用具有不同恒星紫外辐射的一维光化学模型，评估由高恒星紫外驱动的水破坏是否会影响其透射光谱中的可探测性。温度和蒸汽剖面取自已发表的三维气候模型模拟结果，该模拟针对一颗3300 K M矮星周围具有N2-H2O大气的IHZ地球大小行星；它们作为一维模型的自洽输入剖面。我们通过在大气中引入其他物种，在一维模型内探索了额外的化学复杂性。我们发现，只要大气在1 mbar以下充分混合，紫外活动似乎不会影响透射光谱中H2O的可探测性。最强的H2O特征出现在JWST MIRI仪器波长范围内，并与估计的约50 ppm系统噪声下限相当。
引用
@article{arxiv.1902.04086,
title = {Stellar Activity Effects on Moist Habitable Terrestrial Atmospheres Around M dwarfs},
author = {Mahmuda Afrin Badhan and Eric T. Wolf and Ravi Kumar Kopparapu and Giada Arney and Eliza M. -R. Kempton and Drake Deming and Shawn D. Domagal-Goldman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.04086},
year = {2020}
}
备注
Astrophysical Journal in review; 11 pages; 4 figures; 2 tables