VULCAN：用于系外行星大气的开源且经过验证的化学动力学 Python 代码

我们提出了一款开源且经过验证的化学动力学代码，用于研究炎热的系外行星大气，我们将其命名为 VULCAN。它针对 500 至 2500 K 的气相化学构建，采用了包含约 300 个反应的简化 C-H-O 化学网络。它利用涡流扩散来模拟大气动力学，且不包含光化学。我们提供了所使用的速率系数和热力学数据的完整描述。我们通过重现化学平衡，并将其输出结果与 Moses 等人以及 Rimmer & Helling 的非平衡化学计算结果进行比较，验证了 VULCAN。它重现了 Moses 等人针对 HD 189733b 和 HD 209458b 建立的模型，这些模型采用了包含近 1600 个反应的网络。我们还使用 VULCAN 检验了改变温度-压力剖面和碳氧比所产生的理论趋势。在旨在识别产生特定分子的关键反应的敏感性测试辅助下，我们重新审视了淬灭近似，发现它对甲烷是准确的，但对乙炔失效，因为乙炔的非平衡丰度并非直接由传输诱导的淬灭决定，而是间接受甲烷的非平衡丰度控制。因此，我们建议应谨慎使用淬灭近似，且必须始终将其与化学动力学计算进行核对。使用 VULCAN 计算的包含 100 层的一维大气模型通常可在几分钟内完成。VULCAN 是 Exoclimes Simulation Platform (ESP; http://www.exoclime.net/) 的一部分，并在 http://github.com/exoclime/VULCAN 上公开提供。