原行星大气的存活:温带类地行星的质量损失
地球与行星天体物理
2021-07-30 v4 太阳与恒星天体物理
摘要
系外行星质量损失最被广泛研究的机制是通过 XUV 电离的光致蒸发,主要在高度辐照行星的背景下。然而,氢分子的光致解离在理论上也可驱动低质量行星上的大气逃逸。对于如早期地球这样的温带行星,在传统星子吸积模型中撞击侵蚀预期占主导,但在卵石吸积情景中它会大幅减弱,使其他质量损失过程成为主要贡献者。我们将相同的光致电离方案应用于此光解离机制,并将其与卵石吸积情景中其他可能质量损失源的分析进行比较。我们发现对于早期地球类似体在卵石吸积情景中,并不存在蒸发其吸积的原生大气的明确途径。若行星质量的 1% 以星子形式吸积,撞击侵蚀可移除约 2300 bar 的氢,而组合的光致蒸发过程可蒸发约 750 bar 的氢。光解离可能是次主导但显著的质量损失组分。类似结果适用于超级地球和迷你海王星。该机制还可优先从行星原生大气中移除氢,从而留下比标准干形成模型更大丰度的原初水。我们讨论了这些结果对岩石行星形成模型(包括地球形成)的意义,以及该分析对观测系外行星质量损失的潜在应用。
引用
@article{arxiv.1912.08820,
title = {Survival of Primordial Planetary Atmospheres: Mass Loss from Temperate Terrestrial Planets},
author = {Alex R. Howe and Fred C. Adams and Michael R. Meyer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.08820},
year = {2021}
}
备注
Accepted to ApJ. This draft includes revisions to the original mass loss estimates. (24 pages, 1 figure, 3 tables)