利用JWST进行岩质行星可观测性评估的室内-大气建模
摘要：内部结构上存在一个退化性，即没有大气层和较高核心质量分数的小铁含量的行星之间的退化。我们提出了一种自洽的内部-大气模型，用于约束具有水和CO$_2$大气层的岩石行星的挥发质量分数、表面压力和温度。我们分析得到的参数可以用于预测使用JWST进行的发射光谱学和光度学观测结果，这些观测可以确定是否存在大气层及其组成。我们将一维内部模型与超临界水层耦合到一个大气模型中。为了获得辐射对流平衡中的大气层的全波辐射和波瓣反照率，我们在行星质量、半径和宿主恒星丰度的检索中使用了一个低分辨率的k相关模型。我们使用相同的模型生成了更高分辨率（R=200-300）的发射光谱。我们采用了自适应马尔可夫链蒙特卡洛方法在低挥发质量分数的参数空间中进行高效的采样。根据我们的内部结构检索结果，TRAPPIST-1 c最有可能呈现出裸露的表面，尽管不能排除存在大气层的可能性。对于水为主的大气层，我们估计了一个1$sigma$的置信区间，表面压力为$P_{surf}=40±40$ bar。我们生成了这两种情况的光谱，与最近在MIRI F1500W滤光片中观测到的TRAPPIST-1 c的发射通量进行比较。这与裸露的岩石表面或几乎没有CO$_2$的薄大气层相一致。对于55 Cancri e，NIRCam和MIRI LRS的联合光谱在3至3.7微米的波长范围内可能具有较高的不确定性。然而，这不会影响对H$_2$O的识别，因为它在这个波长范围内没有光谱特征。
作者：Lorena Acuna, Magali Deleuil, Olivier Mousis
论文ID：2305.01250
分类：Earth and Planetary Astrophysics
分类简称：astro-ph.EP
提交时间：2023-08-30