Hycean 世界中的失控温室效应
地球与行星天体物理
2023-04-07 v1
摘要
Hycean 世界是一类被提出的亚海王星系外行星子集，具有大量水储量、液态表面海洋和延展的氢主导大气，可能有利于宜居性。在本工作中，我们旨在使用一维辐射-对流模型定量界定 Hycean 宜居带的内边界。作为一种极限情形，我们模拟了表面海洋上方的干燥氢-氦包层。我们发现，在现今类地恒星辐照（instellation）强迫下，10 至 20 巴的大气即产生足够的温室效应使液态表面海洋变为超临界态。将水汽引入大气后，我们表明由于存在抑制对流的上超绝热层，失控温室的辐照极限大幅降低。这将宜居带内边界从 G 型恒星下的约 1 AU 移至具有 1 巴（10 巴）H-He 储量的 Hycean 世界的 1.6 AU（3.85 AU）。对于 M 型恒星，内边界等效地从 0.17 AU 移至 0.28 AU（0.54 AU）。我们的结果表明，当前大多数 Hycean 世界观测目标不太可能维持液态水海洋。我们提出了一个解释结果的解析框架，发现最大可能 OLR（出射长波辐射）近似与大气的干燥质量储量成反比。我们讨论了其一维建模的可能局限，并建议使用三维分辨对流的模型来探究上超绝热层的稳健性。
引用
@article{arxiv.2304.02698,
title = {The Runaway Greenhouse Effect on Hycean Worlds},
author = {Hamish Innes and Shang-Min Tsai and Raymond T. Pierrehumbert},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.02698},
year = {2023}
}
备注
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