潮汐金星：通过潮汐加热触发气候灾难
地球与行星天体物理
2015-06-04 v2
摘要
传统上，恒星辐射被认为是唯一能够在长时间尺度上决定全球气候的热源。在此我们表明，环绕低质量恒星运行的类地系外行星可能受到足够高水平的潮汐加热，从而引发持续足够长时间的失控温室效应，致使所有氢逃逸。没有氢，行星就不再拥有水，也无法支持生命。我们将这些行星称为“潮汐金星”（Tidal Venuses），将这种现象称为“潮汐温室”（tidal greenhouse）。潮汐效应还会使轨道圆化，从而减少潮汐加热。因此，一些行星可能以大偏心率形成，伴随巨大的潮汐加热并失去水分，但最终定居在宜居带（HZ）内近乎圆形的轨道上（即潮汐加热可忽略不计）。然而，这些行星并不宜居，因为过去的潮汐加热使其干涸，因此在对旨在探测生物特征信号的详细后续观测中，不应将其排名靠前。环绕质量小于 0.3 倍太阳质量的恒星运行的行星可能面临因潮汐加热而干涸的危险。我们将这些概念应用于 Gl 667C c，这是一颗质量约为 4.5 倍地球质量、环绕一颗 0.3 倍太阳质量恒星运行、轨道半长轴为 0.12 AU 的行星。我们发现它可能并未因潮汐加热而失去水分，因为潮汐温室所需的高偏心率下轨道稳定性不太可能。由于宜居带的内边缘定义为由辐射驱动的湿润或失控温室效应的开始，我们的结果代表了对非圆形轨道宜居带的基本修正。在附录中，我们回顾了 a) 湿润和失控温室效应，b) 氢逃逸，c) 恒星质量 - 半径和质量 - 光度关系，d) 类地行星质量 - 半径关系，以及 e) 线性潮汐理论。[摘要节选]
引用
@article{arxiv.1203.5104,
title = {Tidal Venuses: Triggering a Climate Catastrophe via Tidal Heating},
author = {Rory Barnes and Kristina Mullins and Colin Goldblatt and Victoria S. Meadows and James F. Kasting and Rene Heller},
journal= {arXiv preprint arXiv:1203.5104},
year = {2015}
}
备注
59 pages, 11 figures, accepted to Astrobiology. New version includes an appendix on the water loss timescale