具有富 CO2 大气的类地行星的水流失
地球与行星天体物理
2015-06-16 v2
摘要
类地行星高层大气中的水光解和氢流失对气候演化至关重要，但总体上仍知之甚少。在此，我们展示了一系列计算结果，旨在研究类地行星的水流失率对一系列大气参数和外部参数的依赖性。我们表明，CO2 仅在狭窄的条件范围内通过提高表面温度导致显著的水流失，而在其他情况下，中层和高层大气的冷却作用构成了逃逸的瓶颈。围绕 G 型恒星，高效流失仅发生在具有中等 CO2 大气分压（0.1 至 1 bar）且接收的净通量接近临界失控温室极限的行星上。由于 G 型恒星的总光度随时间增加而 XUV/UV 光度减小，这对类似地球的行星的水流失构成了严格限制。相比之下，对于具有富 CO2 早期的金星，仅当云层导致强烈冷却时，水流失的扩散限制才显得重要，这意味着该行星从未拥有表面液态水的场景确实是合理的。围绕 M 型恒星，水流失主要取决于轨道距离，吸收通量小于约 270 W/m^2（全球平均值）的行星，除非在早期失去所有大气 N2/CO2，否则在其生命周期内流失的 H2O 不太可能超过一个地球海洋。由于吸积过程中 H2O 交付的可变性，我们的结果表明，许多位于宜居带的“类地”系外行星可能拥有被海洋覆盖的表面、稳定的富 CO2/H2O 大气以及较高的平均表面温度。
引用
@article{arxiv.1306.3266,
title = {Water loss from terrestrial planets with CO2-rich atmospheres},
author = {Robin Wordsworth and Raymond Pierrehumbert},
journal= {arXiv preprint arXiv:1306.3266},
year = {2015}
}
备注
Accepted for publication in ApJ with minor revisions