水质富含的系外行星上的非热电子对上层大气的加热和电离
摘要：水和其解离产物对恒星辐照的响应对大气的长期演化和化学成分的远程探测具有影响，然而这种响应对水以及富含水的系外行星的理解仍不完全。本研究通过模拟光电子在受到恒星辐射光电电离过程中非热电子的产生，研究了以水解离产物为主的扩展大气的加热和电离过程。我们利用蒙特卡洛模型和最新的碰撞截面数据模拟了光电子在含氧氢混合物中的减速过程，对一系列电离度分数和光电子能量进行了模拟。结果显示，除非电离度极低，氧原子仍能有效吸收能量，否则光电子在加热过程中的能量分数在纯氢气和氧氢混合物中类似。由于氧原子更易电离，所以氧氢混合物将产生更多的电子。我们量化了所有的信息并以易于融入光化学-流体模型的方式呈现出来。忽视光电子在富含水大气模型中的作用将导致对大气加热和质量损失速率的高估，并低估大气气体电离的速率，这可能对利用莱曼α透过光谱检测扩展大气有影响。我们对小行星πMen c和TRAPPIST-1 b进行的模拟表明，它们对来自母星的辐射的响应非常不同，水在后者的情况下在较低压力下仍以分子形式存在。
作者：A. Garc''ia Mu~noz
论文ID：2308.06026
分类：Earth and Planetary Astrophysics
分类简称：astro-ph.EP
提交时间：2023-08-14