Influência da composição da superfície na atmosfera e nuvens de planetas rochosos

Todos os condensados termicamente estáveis com densidades numéricas normalizadas de ncond / ntot> 10-10 localmente para várias abundâncias elementares são mostrados. A fase líquida dos condensados é indicada por [l], enquanto todos os outros condensados são sólidos. Cada coluna em cada subplot é um modelo atmosférico de baixo para cima com a temperatura de superfície correspondente no eixo x. Os modelos foram calculados por etapas de 10 K em Tsurf. As linhas pontilhadas referem-se à temperatura local do gás na atmosfera em Kelvin. Todos os modelos são calculados para psurf = 1 bar e γ = 1,25. O esquema de cores para as espécies de nuvens é consistente para todas as abundâncias de elementos e é fornecido na legenda acima.

As nuvens são parte integrante da atmosfera planetária, com a maioria dos planetas hospedando nuvens. O entendimento não só da formação, mas também da composição das nuvens é crucial para o entendimento de observações futuras.

Como as observações da superfície do planeta permanecerão muito difíceis, é essencial vincular o gás da alta atmosfera observável e a composição das nuvens às condições da superfície. Apresentamos um modelo de equilíbrio químico rápido e simples (eq.) Para a troposfera de exoplanetas rochosos, que está na eq. Química e de fase. com a crosta.

A eq. Hidrostática a atmosfera é construída de baixo para cima. Em cada camada atmosférica eq. é resolvido e todos os condensados termicamente estáveis são removidos, esgotando a atmosfera acima nos elementos afetados. Esses condensados removidos criam um limite superior para a formação de nuvens e podem ser separados em condensados de alta e baixa temperatura. Os condensados de nuvem mais importantes para 1000K> T> 400K são KCl, NaCl, FeS, FeS2, FeO, Fe2O3, Fe3O4. Para T <400K H2O, C, NH3, NH4Cl, NH4SH são termicamente estáveis. Para temperaturas ainda mais baixas de T <150K CO2, CH4, NH3, H2S tornam-se estáveis.

A inclusão de nuvens com traços de abundância resulta na estabilidade térmica de um total de 72 condensados para ambientes com as diferentes condições de superfície (300K

No entanto, a base da nuvem de água depende do nível de hidratação da crosta. Portanto, a detecção de condensados de água por si só não implica necessariamente água estável na superfície, mesmo se a temperatura permitir a condensação de água.

Publicado em 11/12/2021 13h00

Artigo original:

http://astrobiology.com/2021/12/the-atmospheres-of-rocky-exoplanets-ii-influence-of-surface-composition-on-the-diversity-of-cloud-co.html

Estudo original:

https://arxiv.org/abs/2111.14144