Formação de névoa em atmosferas de exoplanetas ricas em H2 quentes

Esquema simplificado da câmara PHAZER e as misturas de gases iniciais para o trabalho atual. Os gráficos de pizza mostram a fração de cada constituinte por proporção de mistura de volume.

Os novos recursos de observação on-line nos próximos anos fornecerão oportunidades para a caracterização de atmosferas de exoplanetas. No entanto, nuvens / neblinas podem estar presentes na atmosfera de muitos exoplanetas, silenciando a amplitude das características espectrais.

Usamos simulações de laboratório para explorar a formação de neblina fotoquímica em atmosferas de exoplanetas ricas em H2 a 800 K com metalicidade 100 e 1000 vezes solar. Descobrimos que as partículas de neblina são produzidas em ambas as atmosferas simuladas com tamanho de partícula pequeno (20 a 140 nm) e taxa de produção relativamente baixa (2,4 x 10-5 a 9,7 x 10-5 mg cm-3 h-1), mas a partícula o tamanho e a taxa de produção dependem das misturas de gases iniciais e das fontes de energia usadas nos experimentos de simulação.

Os espectros de massa da fase gasosa mostram que processos químicos complexos acontecem nessas atmosferas e geram novos produtos de gás que podem reagir para formar moléculas maiores e partículas sólidas de neblina. Duas atmosferas ricas em H2 com relações C / O semelhantes (~ 0,5) produzem diferentes tamanhos de partículas de neblina, taxa de produção de neblina e produtos de gás, sugerindo que tanto as abundâncias elementares quanto seus ambientes de ligação em uma atmosfera podem afetar significativamente a fotoquímica. Não há metano (CH4) em nossas misturas de gases iniciais, embora muitas vezes se acredite que o CH4 seja necessário para gerar neblinas orgânicas.

No entanto, as taxas de produção de neblina de nossos experimentos com diferentes misturas de gases iniciais indicam que o CH4 não é necessário para gerar neblinas orgânicas nem para promover a formação de neblina orgânica. A variedade e o rendimento relativo dos produtos gasosos indicam que o CO e o N2 enriquecem as reações químicas em atmosferas ricas em H2.


Publicado em 27/08/2020 06h17

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