Sulfur-driven Haze Formation in Warm CO2-rich Exoplanet Atmospheres
含硫气体对太阳系中行星大气的光化学有着重要影响，并被认为是系外行星大气的重要组成部分。然而，由于缺乏相关条件下硫物质的化学动力学信息，对系外行星背景下的硫光化学知之甚少。在这里，我们研究的光化学作用的硫化氢（H2S）在温暖的富含CO2的系外行星大气（800 K）进行实验室模拟。我们发现，H2S在光化学中起着重要的作用，即使在大气中的浓度相对较低（1.6%）。它参与气相和固相化学，导致其他含硫气体产物（CH 3SH/SO、C2 H4 S/OCS、SO2/S2和CS2）的形成，并导致固体混浊颗粒产生和组成复杂性的增加。我们的研究表明，我们可能会期望更厚的薄雾与小颗粒尺寸（20至140纳米）的温暖的富含CO2的系外行星大气中含有H2S。
2020-04-06 astro-ph.EP
UV Surface Environments and Atmospheres of Earth-like Planets Orbiting White Dwarfs
围绕白矮星运行的类地系外行星将暴露在与地球不同的紫外线环境中，影响其大气光化学和紫外线表面环境。使用耦合的1D气候光化学代码，我们模拟大气中的类地行星的可居住区的白矮星的地面温度在6000 K和4000 K之间，对应于约70亿年的白矮星演化，以及讨论行星模型的演变过程中的宜居带。
2018-06-28 astro-ph.EP
The Atmospheric Chemistry of GJ 1214b: Photochemistry and Clouds
最近的观测过境超级地球GJ 1214 b显示，它的大气可能是富含氢或水的性质，云或薄雾可能会影响其在光学和非常近红外的透射光谱。在这里，我们进一步研究的可能性，GJ 1214 b确实拥有一个以氢为主的大气，这是一个假设，是赞成的模型的大部分组成的行星。我们研究了非平衡化学（光化学，热化学和混合）对行星透射光谱的影响。我们还研究了云在衰减GJ 1214 b的短波长透射光谱中发挥重要作用的可能性。我们发现，非平衡化学可能对GJ 1214 b大气的整体化学成分有很大的影响，但这些变化主要发生在大气中的高度以上，这是通过透射光谱探测。因此，非平衡化学对GJ 1214 b的透射光谱的影响是最小的，如果行星的大气层具有超太阳的金属丰度和低垂直混合率，则会产生最大的影响。有趣的是，我们发现最适合GJ 1214 b大气传输观测的情况发生在行星大气缺乏CH 4，并且在约200 mbar的压力下拥有云层的情况下。这与甲烷有效光解的图像一致，伴随着有机烟雾的形成，在光学波长下掩盖了GJ 1214 b的低层大气。然而，对于GJ 1214 b的透射光谱中不存在的甲烷，该分子的UV光解必须在大于~1毫巴的压力下有效，而我们发现甲烷仅在小于0.1毫巴的压力下光解，即使在最乐观的假设下。（节录）
2011-12-22 astro-ph.EP
Photochemistry of Anoxic Abiotic Habitable Planet Atmospheres: Impact of New H$_2$O Cross-Sections
我们提出了一个研究的非生物适居行星与缺氧的CO $_2$ -N $_2$大气的光化学。这些世界是早期地球、火星和金星以及类似系外行星的代表。H $_2$ O光解离通过产生活性OH控制这些世界的大气光化学，这主导了大气痕量气体的去除。近紫外（NUV; H $>200$的吸收截面在OH的产生中起着巨大的作用;这些截面迄今为止在可居住温度（$<373$ K）下还没有测量过。我们提出的第一次测量NUV H $_2$ O吸收在$292$ K，并表明它吸收的数量级比以前假设的。为了探索这些新的截面的影响，我们采用了光化学模型，我们首先相互比较它与其他两个和解决过去的文献分歧。由于这些更高的截面，OH的产生增强，导致CO和O $_2$的有效重组，相对于过去的预测，抑制了两个数量级，并消除了O $_2$作为太阳型恒星周围生物特征的低释气“假阳性”情况。增强的[OH]增加了还原剂到表面的雨出，与前生物化学有关，也可能抑制CH $_4$和H $_2$ ;后者取决于还原剂的埋藏是否被抑制在下面的行星上，就像非生物世界所争论的那样。虽然我们专注于CO $_2$丰富的世界，我们的结果是相关的缺氧行星一般。总的来说，我们的工作通过提供关键的新H $_2$ O截面和解决文献中过去的分歧来推进光化学模型的最新发展，并表明在岩石系外行星大气中检测光谱活性痕量气体（如CO）可能比以前考虑的更具挑战性。
2020-05-22 astro-ph.EP
A microwave plasma source for VUV atmospheric photochemistry
低压微波等离子体放电是目前发展较好的一种技术，主要用于提供不同波长的辐射。这项工作的目的是表明，这些放电是一个有效的无窗真空紫外光子源行星大气光化学实验。要做到这一点，我们使用一个surfatron型放电与氖气流在毫巴的压力范围内耦合到一个光化学反应器。在VUV范围内工作允许专注于氮主导的气氛（λ<100 nm）。实验装置确保除了真空紫外光子之外没有其他能源（电子、亚稳原子）与反应介质相互作用。氖在73.6和74.3 nm处具有两条共振线，这两条共振线在压力或功率条件下表现不同。同时，在73.6 nm处发射的VUV光子通量已在不同的压力和功率条件下进行了实验估计，并且在2 × 1013 ph.s-1.cm-2和4 × 1014 ph.s-1.cm-2之间的大范围内变化，这与VUV同步加速器光子通量相当。我们的第一个案例研究是泰坦的大气层及其N2-CH 4大气层。有了这个真空紫外光源，HCN和C2 N2，两个主要的泰坦化合物的生产，检测，确保大气光化学实验的源的适用性。
2017-05-04 astro-ph.EP
Photolytic Hazes in the Atmosphere of 51 Eri b
我们使用1D模型来解决光化学和可能的烟雾形成的照射温暖的木星，51波江座b。本计划的重点是碳，但硫的光化学结果是重要的。有机光化学烟雾的情况是有趣的，但缺乏令人信服的。如果有机烟雾形成，如果51 Eri b的垂直混合比木星弱，它们最有可能这样做，并且它们将在甲烷和水光解的高度以下被发现。更新颖的结果是，光化学将H $_2$ S转化为元素硫，在此处理为S $_8$。在较冷的模型中，S $_8$预计会凝结成固体硫颗粒的光学厚云，而在较暖的模型中，S $_8$与其他几种硫同素异形体一起保持蒸汽状态，这些硫同素异形体在视觉上引人注目，并且可能是可观察的。对于51 Eri b，有和没有冷凝硫的模型之间的分界线是在700 K的有效温度，这是在其实际有效温度的误差范围内;硫冷凝的局部温度在280和320 K之间。我们讨论的硫光化学反应非常普遍，应该在广泛的温度范围内的各种世界中发现，无论是比这里研究的650-750 K范围更冷还是更热，我们表明硫光化学反应的产物在紫外线辐射比51 Eri b弱几个数量级的行星上几乎同样丰富。
2016-04-25 astro-ph.EP
Sulfur photochemistry observationally traces mantle redox states of rocky planets
University of Groningen（格罗宁根大学）；Academia Sinica（中央研究院）；University of Cambridge（剑桥大学）
研究不同类型岩石行星中，脱气与光化学如何共同决定大气组成。通过耦合PROTEUS框架与化学模型模拟，发现大气组成受地幔氧化还原状态和脱气历史控制，光化学影响高层大气，其产生的SO2特征可被JWST探测，为观测提供方向。
2026-07-17 astro-ph.EP physics.geo-ph
Response of Atmospheric Biomarkers to NOx-induced Photochemistry Generated by Stellar Cosmic Rays for Earth-like Planets in the Habitable Zone of M-Dwarf Stars
了解M矮星是否可能拥有类似地球的大气层和生物圈的可居住行星是系外行星研究的主要目标。如果这样的行星存在，问题仍然是它们是否可以通过生物标志物的光谱特征来识别。这样的行星可能暴露在极强的宇宙射线中，这可能会扰乱它们的大气光化学。在这里，我们认为恒星活动的M-矮星从安静到强烈的耀斑条件下，并调查一个特定的生物标志物的影响，即由恒星宇宙射线引起的次级电子分解大气中的分子氮（N2），这导致氮氧化合物的生产在行星大气，从而影响生物标志物，如臭氧的能力。我们应用一个固定的模型，也就是说，没有时间依赖性，因此，我们正在计算的限制情况下，大气化学反应时间的生物标志物被假定为缓慢，并保持不变的快速强迫相比，撞击恒星耀斑。这一点应在今后关于时间依赖模型的工作中进一步探讨。在燃烧的情况下，O3主要是通过直接用氮氧化合物滴定而不是通过地球上常见的催化循环光化学被破坏的。在低O3的情况下，主要大气气体的瑞利散射对于保护行星表面免受紫外线辐射变得更加重要。这项工作的一个主要结果是，生物标志物O3在所有考虑的恒星活动情景中幸存下来，除了强的情况，而生物标志物一氧化二氮可以在这里考虑的所有恒星活动条件下在行星大气中存活下来，这显然对旨在探测光谱生物标志物的任务具有重要意义。
2015-06-22 astro-ph.EP
High-fidelity reaction kinetic modeling of hot-Jupiter atmospheres incorporating thermal and UV photochemistry enhanced by metastable CO(a3Pi)
本研究使用自动机理生成器构建纳入 CO(a³Π) 增强紫外光化学的热木星大气高保真反应动力学模型，揭示 Lyman-α 光化学反应对 CH4、H2O 和 CO2 生成的增强作用及高温主导机制。
2023-02-20 astro-ph.EP physics.chem-ph
Experimental Investigation of the Photochemical Production of Hydrocarbons in Warm Gas Giant Exoplanet Atmospheres
本研究通过实验证明光化学在暖气体巨行星大气中显著促进碳氢化合物生成，发现乙烷为主要产物，与模型预测的乙炔主导相矛盾，并揭示了温度依赖的效率变化，强调实验与模型结合的必要性。
2023-10-17 astro-ph.EP
Photoreactivity of condensed acetylene on Titan aerosols analogues
在土卫六上层大气中由光化学作用形成的挥发性有机分子可以在平流层和对流层中凝结成纯冰，也可以凝结成有机气溶胶上的冰层，这些有机气溶胶可以在土卫六的薄雾层中看到。当太阳光子穿透土卫六的大气层时，较短波长的光子被衰减，而较长波长的光子则进入较低的高度，在那里气溶胶变得丰富。我们进行了一项实验研究，以评估长波长（> 300 nm）的光反应性，这些冰的土卫六气溶胶类似物（也称为托林）在实验室制造的。我们关注的是乙炔，它是土卫六大气中仅次于CH 4和C2 H6的第三大碳氢化合物。此外，乙炔是土卫六大气中最丰富的不饱和烃。我们的研究结果表明，气溶胶可以作为激活中心驱动乙炔的光反应性与气溶胶在吸积界面的波长，乙炔冰单独不显示光反应性。我们发现，随着光化学，光脱附起着重要的作用。我们观察到约15%的初始乙炔被光解吸，在355 nm处的光解吸速率为（2.1 +/- 0.2）x 10-6分子·光子-1。这种光解吸是波长依赖性的，证实了它是由气溶胶类似物的UV吸收介导的，类似于光化学。我们的结论是，气溶胶的紫外-可见光特性将决定它们如何在土卫六的大气和表面上进一步演变，通过光化学变化，涉及更长波长的光子。
2019-03-29 astro-ph.EP
Photochemistry of Venus-Like Planets Orbiting K- and M-Dwarf Stars
与系外行星的多样性相比，金星是地球的一个名副其实的天体物理双胞胎，但它的全球云层截断了透射光谱的特征，掩盖了它的非地球性质。因此，能够区分金星外和地球外的观测指标必须在云层之上存在。云上的大气主要由光化学作用所控制，光化学作用取决于主星的光谱，因此在恒星系统之间会发生变化。我们探索的系统性变化的光化学类金星系外行星绕K-矮星或M-矮星宿主恒星的云，使用最近验证的模型的完整的金星大气层（0-115公里）和恒星光谱从MUSCLES财政部调查。SO2、OCS和H2S是类金星行星中的关键气体种类，它们在类地球行星中不存在，因此如果它们的大气丰度足够高，可以作为观测判别。我们发现，SO2，OCS和H2S都生存在云层上方时，最冷的K-矮星和所有7个M-矮星的照射，而这些物种是严重的光化学消耗以上的金星的云层。形成云层的硫酸分子的产生量随着恒星有效温度的降低而减少。随着恒星有效温度的降低，稳态光化学氧和臭氧的形成减少，氯催化反应循环的影响减少，有利于HOx和SOx催化循环。我们的结论是，微量硫气体将是主要的观测指标金星类系外行星周围的M-矮星的主机恒星，可能能够区分一个exo-Venus从exo-Earth。
2021-08-12 astro-ph.EP
Thermochemistry and Photochemistry in Cooler Hydrogen Dominated Extrasolar Planets: The Case of GJ436b
介绍了一种新的热化学动力学和光化学模型。我们使用高温双向反应速率进行重要的H、C、O和N反应（最重要的是CH $_4$到CO的相互转化），使我们能够在大气深处纯动力学地实现热化学平衡。这使得从头化学建模的整个大气，从深大气热化学平衡的光化学为主的制度。我们使用我们的模型来探索较冷的（$T_{eff} < 10^3$ K）太阳系外巨行星的大气化学。特别是，我们选择模拟附近的热海王星GJ 436 b，唯一的行星在这个温度制度，光谱测量和化学丰度的估计，现在存在。最近的{ \it Spitzer}测量与检索表明，甲烷被强烈驱动的平衡，并在GJ 436 b的向阳面深度耗尽，而淬灭的一氧化碳是丰富的。这是令人惊讶的，因为GJ 436 b是冷却器比许多严重照射热木星和热有利于CH $_4$，因此需要一个有效的机制来摧毁it. We包括现实的估计紫外线通量从母dM星GJ 436，约束直接光解和光敏耗尽CH $_4$。虽然我们的模型表明，在较冷的系外行星中，在一系列行星金属丰度范围内，可能存在相当丰富的不平衡条件，但我们无法产生CH $_4$大量破坏的条件。一种可能性是在0.01-1巴之间有大量的H原子（它们攻击CH $_4$）的异常来源，但我们还不能确定产生这些热原子的有效方法。
2011-08-03 astro-ph.EP
Influence of C/O Ratio on Hot Jupiter Atmospheric Chemistry
我们已经进行了实验室实验，研究热木星大气中的化学成分，C/O比为0.35。我们已经比较了我们的结果与以前获得的大气中的C/O比为1的光化学有机气溶胶的化学和形成的C/O比的影响。我们发现，C/O比和气体混合物的组成强烈影响负责CO2的形成的途径。热化学反应是低C/O比大气中CO2形成的主要原因，而光化学反应是高C/O比大气中的主要过程，即使两种情况下的最终CO2浓度相同。我们的研究结果表明，低C/O气氛中的热化学平衡含有较高的水丰度，而高C/O气氛中的水显着耗尽。然而，在低C/O气氛中，水丰度不受UV光解的影响，而我们以前的工作表明，在高C/O比气氛中可以产生大量的水。水生产的这种对比表明，在解释系外行星过境光谱时，应考虑光化学。最后，我们没有观察到在低C/O大气中形成可检测量的非挥发性光化学气溶胶，与我们以前的研究相反。我们推断，对于C/O比< 1，水可能会抑制有机物的生长和气溶胶的形成，这表明光化学有机气溶胶可能会在行星中观察到，与它们的宿主恒星相比，这些行星呈现出碳富集。
2022-04-14 astro-ph.EP
A large range of haziness conditions in hot-Jupiter atmospheres
我们提出了一个研究的光化学烟雾的系外行星大气的自洽模型的基础上，包括烟雾微物理，不平衡化学，辐射反馈。我们推导出所需的霾属性，以匹配HST观测10个热蒸发器。HAT-P-12 b、HD-189733 b、HD-209458 b和WASP-6 b要求霾质量通量在5 × 10 $^{-15}$和9 × 10 $^{-12} g.cm^{-2}.s^{-1}$之间，以匹配观测结果。平衡温度高于2000 K的WASP-12 b和WASP-19 b与霾的存在不相容，并且更适合重金属。HAT-P-1b和WASP-31 b没有显示出明确的证据，表明存在质量通量上限分别为10 $^{-15}$和10 $^{-16}g.cm^{-2}.s^{-1}$的霾，而WASP-17 b和WASP-39 b的质量通量上限为10 $^{-16} g.cm^{-2}.s^{-1}$。我们讨论了自洽模型的影响，我们推导出上限的阴霾丰度的光化学结果的基础上。我们的研究结果表明，HCN作为主要的烟雾前体高达1300 K的有效温度和CO以上。我们推导出的霾质量通量的基础上拟合的观测结果是一致的，与形成产率高达$\sim$ 6.4\%的光化学。考虑到所使用的低分辨率观测结果，不平衡化学对光谱的影响可以忽略不计，但会影响化学成分和温度分布。我们发现，烟雾产生更热的高层大气温度与光谱的可检测的影响。云可能对解释HD-209458…
2022-06-27 astro-ph.EP
Nitrogen as a Tracer of Giant Planet Formation. II.: Comprehensive Study of Nitrogen Photochemistry and Implications for Observing NH3 and HCN in Transmission and Emission Spectra
本研究利用 VULCAN 光化学模型与半解析框架，明确 NH3 可观测丰度与大气总氮丰度的适用条件，并预测 JWST 在 400–1000 K 巨行星上探测 NH3 的最佳光谱窗口。
2023-10-02 astro-ph.EP
Chemical Kinetics on Extrasolar Planets
化学动力学在控制所有行星大气（包括太阳系外行星）的大气成分方面起着重要作用。对于最热的系外行星，其组成可以密切遵循热化学平衡预测，至少在日面（日食）条件下的可见光和红外光球中。然而，对于大气温度< ~2000 K，以及在任何温度下的最高层大气，化学动力学都很重要。动力学过程驱动系外行星大气层脱离平衡的两个关键机制是光化学和运输引起的猝灭。我们详细回顾这些不平衡过程，讨论观测结果，并检查一些目前的证据动力学过程的太阳系外行星。
2013-07-20 astro-ph.EP
PICASO 4.0: Clouds and Photochemistry in Climate Models of Brown Dwarfs and Exoplanets
University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；NASA Ames Research Center（美国国家航空航天局艾姆斯研究中心）；SETI Institute（搜寻地外文明研究所）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Dordt University（多尔特大学）；Space Science Institute（空间科学研究所）；University of Arizona（亚利桑那大学）；University of California Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；University of St Andrews（圣安德鲁斯大学）；University of Bristol（布里斯托大学）；Carnegie Institution for Science（卡内基科学机构）；California Institute of Technology（加州理工学院）
PICASO 4.0通过整合Virga进行自洽云模型、改进挥发性物种的雨出和冷 trapping 处理以及支持光化学，扩展了气候模型的模拟能力，以应对近期JWST观测揭示的非平衡化学和云现象。
2026-03-17 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
The Effects of Consistent Chemical Kinetics Calculations on the Pressure-Temperature Profiles and Emission Spectra of Hot Jupiters
在这项工作中，我们调查的影响，计算非平衡化学丰度一致的温度结构的大气中的高辐射，接近气体巨系外行星。化学动力学模型在文献中被广泛用于研究热木星大气的化学成分，这些大气预计会通过垂直混合和光化学等过程被驱离化学平衡。迄今为止，所有这些模型都使用压力-温度（P-T）分布作为固定的模型输入。这导致化学与大气的辐射和热特性脱钩，尽管在自然界中它们是错综复杂地联系在一起的。我们使用一个一维的辐射对流平衡模型，ATMO，其中包括一个复杂的化学方案来计算P-T配置文件是完全符合非平衡化学丰度，包括垂直混合和光化学。我们的主要结论是，在强化学不平衡的情况下，一致的计算可以导致高达100 K的P-T曲线的差异相比，假设化学平衡的P-T曲线。这种温度变化反过来又会对化学丰度本身以及模拟的发射光谱产生重要影响。特别是，我们发现，执行化学动力学计算一致，可以减少非平衡化学的整体影响，可观察到的发射光谱的热闪烁。因此，从不一致的模型中得出的模拟观测结果可能会产生错误的解释。我们表明，这种行为是由于不一致的模型违反了大气的能量收支平衡。
2016-07-14 astro-ph.EP
Upper atmospheres and ionospheres of planets and satellites
行星及其卫星的上层大气比表面或更深的大气层更直接地暴露在阳光和太阳风粒子下。在相关能量沉积的高度，大气层可能被电离，称为电离层。光子和粒子与高层大气相互作用的细节在很大程度上取决于物体是否具有内在的磁场，该磁场可能将沉淀粒子引导到大气中或将大气气体驱向太空。这些相互作用的重要影响包括不同时间尺度上的大气损失、光化学和气溶胶的形成，这些影响到行星（卫星）的演变、组成和遥感。高层大气将行星（卫星）的整体组成与近行星（卫星）的环境联系起来。了解相关的物理和化学提供了对这些物体过去和未来状况的洞察力，这对于理解它们的演变至关重要。本章介绍我们太阳系高层大气和电离层的基本概念，并讨论它们的中性和离子组成、风动力学和能量收支。这些知识是将系外行星上的高层大气和薄雾观测置于背景中的关键，并设计出一种解释系外行星人口统计的理论。
2017-12-11 astro-ph.EP
Detection of CO in Triton's atmosphere and the nature of surface-atmosphere interactions
海卫一拥有稀薄的大气层，主要由氮组成，由表面冰的升华维持。目标是确定海卫一大气的组成，并限制表面-大气相互作用的性质。我们在2.32-2.37 $μ$ m范围内进行高分辨率光谱观测，使用CRIRES在VLT。从这第一次光谱检测海卫一的大气中的红外线，我们报告（一）第一次观察到的气态甲烷，因为它在紫外线发现的旅行者在1989年和（ii）有史以来第一次检测到气态CO的卫星。CO的大气丰度是非常相似的，其表面丰度，似乎是由薄，CO富集，表面单板造成的季节性运输和/或大气逃逸控制。CH $_4$的分压比旅行者号推测的大好几倍。这证实了海卫一的大气是季节性变化的，是最好的解释CH $_4$丰富的冰粒海卫一通过南夏至在2000年的变暖。海卫一大气层中的CO也会影响其温度、光化学和电离层成分。还报道了冥王星大气中CO的改进上限。
2010-03-15 astro-ph.EP
Disequilibrium Carbon, Oxygen, and Nitrogen Chemistry in the Atmospheres of HD 189733b and HD 209458b
我们建立了系外行星HD 189733 b和HD 209458 b的一维光化学和热化学动力学及扩散模型，研究了化学不平衡对“热彗星”大气成分的影响。“在这里，我们研究了中性碳，氢，氧和氮物种的耦合化学，并将模型结果与现有的过境和日食观测结果进行了比较。我们发现，垂直剖面的分子成分的运输诱导的淬火和光化学的显着影响，特别是在较冷的HD 189733 b;然而，温暖的平流层温度HD 209458 b可以帮助维持热化学平衡，减少不平衡化学的影响。对于这两个行星，甲烷和氨的摩尔分数被发现是增强其平衡值在几巴的压力小于一毫巴，由于运输诱导淬火，但甲烷和氨在较高的海拔光化学去除。原子种类，不饱和烃（特别是C2 H2），一些腈（特别是HCN），和自由基如OH，CH 3和NH 2是增强的非平衡预测，因为淬灭和光化学。相比之下，CO、H2O、N2和CO2更接近于它们的平衡分布，除了在压力< 1微巴时，CO、H2O和N2被光化学破坏，而CO2在其最终的高空破坏之前产生。特别是HCN、CH 4和NH3的丰度增加，预计会影响HD 189733 b和其他相对较冷的近距离凌日系外行星的光谱特征和热分布。我们检查我们的结果的敏感性，假设的温度结构和涡扩散系数，并讨论这些模型的进一步观测结果。
2011-05-16 astro-ph.EP
Growth and Evolution of Secondary Volcanic Atmospheres: II. The Importance of Kinetics
火山活动是挥发性元素的主要和长期来源，如地球大气中的C和H，可能已经进入金星的大气层，也可能是系外行星。模拟火山大气增长的模型通常有两个假设：要么大气物种形成是由火山活动的高温平衡决定的;要么火山气体热化学重新平衡到新的，较低的表面环境温度。在后一种情况下，有人认为火山大气可能会产生生物特征假阳性。在这里，我们测试这样的推论的假设基础上进行化学动力学计算，以估计热化学平衡的火山衍生大气的弛豫时间尺度，在一个简单的0 D大气忽略光化学和反应催化。我们证明，对于具有火山大气的行星，只有当大气温度高于~ 700 K时，才能假设地质时间尺度上的热化学平衡。在较低温度下的缓慢化学动力学抑制了氧化还原敏感性物质对低温热化学平衡的松弛，排除了仅通过热化学产生两个独立的生物特征：1.氨，和2. CO $_2$和CH $_4$在不存在CO的大气中共存。这支持使用两种生物特征来检测生命。火山气体在脱气的高温下淬火，如果被解释为处于热化学平衡状态，那么火山气体也具有从更氧化的地幔中产生的气体的物种特征。因此，将大气层与岩石系外行星的内部联系起来变得复杂，即使它们的大气层纯粹是火山成因。
2023-02-21 astro-ph.EP
Photochemical Haze Formation in the Atmospheres of super-Earths and mini-Neptunes
紫外线辐射可在系外行星大气中引发光化学过程，并产生烟雾颗粒。最近的观测表明，薄雾和/或云层可能存在于系外行星的上层大气中。霾粒子在行星大气中起着重要作用，并可能为表面提供有机物质的来源，这可能影响生命的起源或进化。然而，关于寒冷、高金属含量的系外行星大气中的光化学过程的信息知之甚少。在此之前，我们在实验室大气模拟实验中使用AC等离子体作为能源研究了霾的形成和颗粒尺寸分布。在这里，我们使用UV光子而不是AC等离子体来启动化学反应，因为UV辐射驱动的光化学反应对于理解系外行星大气层很重要。我们提出了光化学烟雾的形成在目前的紫外线实验中，我们调查了一系列的大气金属（100倍，1000倍，和10000倍太阳金属）在三个温度（300 K，400 K，和600 K）。我们发现，在所有模拟的大气中产生的光化学烟雾与温度相关的生产率：在每个金属丰度组中产生的颗粒随着温度的升高而减少。用原子力显微镜拍摄的图像显示颗粒尺寸（15-190 nm）随温度和金属度而变化。我们的实验室实验结果为光化学烟雾的形成和性质提供了新的见解，这可以指导系外行星大气建模，并有助于分析和解释当前和未来的系外行星观测。
2018-05-26 astro-ph.EP
Water and an escaping helium tail detected in the hazy and methane-depleted atmosphere of HAT-P-18b from JWST NIRISS/SOSS
JWST在这里。早期释放观测计划（ERO）为我们提供了科学数据和光谱能力的第一眼。ERO的目标之一是HAT-P-18 b，这是一颗膨胀的土星质量行星，平衡温度为$\sim$ 850 K。我们给出了HAT-P-18 b在0.6 - 2.8 $μm$范围内的NIRISS/SOSS透射谱，并首次在1.6 $μm$以上的红外波段揭示了该行星。从光谱中，我们看到了清澈的水和逃逸的氦尾特征，而大气层则非常模糊。我们的自由化学检索与ATMO显示中度贝叶斯证据（3.79）支持甲烷的存在，但光谱没有显示任何明确的甲烷吸收功能。反演的甲烷丰度比太阳组分低$\sim$ 2个数量级。甲烷贫化大气强烈拒绝简单的平衡化学与太阳金属丰度和C/O比的正演模型，不利于高金属丰度（100倍）和低C/O比（0.3）。这需要额外的物理过程，如垂直混合和光化学，可以从大气中去除甲烷。
2022-11-24 astro-ph.EP
Atmospheric Sulfur Photochemistry on Hot Jupiters
我们开发了一个新的一维光化学动力学代码，以解决平流层的化学和平流层加热在炎热的夏季。在这里，我们解决光学活性含S物种和CO2在1200 <T <2000 K。HS（巯基）和S2是由H2S光化学和热化学生成的高反应性物质，峰值丰度在1 - 10 mbar之间。S2吸收240~340 nm的紫外光，在T> 1200 K时金属度[SH]> 0时光学厚度较大。HS可能比S2更重要，因为在热木星的条件下，它通常比S2更丰富，并且它吸收的波长更红。我们使用分子理论来计算HS吸收光谱从稀疏的可用数据，并发现HS应强烈吸收之间的300和460 nm，在较长波长的吸收温度敏感。当这两种吸收体结合在一起时，辐射加热（每千克气体）的峰值为100微巴，对于一颗在0.032天文单位处绕着太阳双星轨道运行的类木行星来说，平流层总加热量约为8 x 10^4 W/m^2。总加热量对金属丰度不敏感。CO2混合比是金属丰度的一个良好的二次函数，当-0.3 <[M/H]<1.7时，其范围为1.6 x 10 ^-8~1.6 x 10 ^-4。CO2对日照、垂直混合、温度（1200 <T <2000 K）和重力不敏感。光化学计算证实，CO2应该证明是行星金属丰度的有用探针。
2009-06-26 astro-ph.EP
Limitation of atmospheric composition by combustion-explosion in exoplanetary atmospheres
这项工作提出了理论研究，结合燃烧和爆炸理论与系外行星大气科学方面。超级地球可能拥有大量的分子氢，这取决于磁盘，行星和恒星的性质。围绕主序前M矮星运行的超级地球被认为拥有大量的O2，这些O2是通过水的光解和随后的氢逃逸而非生物产生的。如果这两种成分同时存在，那么大量的H2和O2可以通过光化学反应形成多达10个地球海洋。在光化学去除缓慢的情况下，O2确实可以非生物地积累，大气可能达到燃烧爆炸极限。然后，H2和O2非常迅速地反应，与适量的过氧化氢一起形成水。这些过程为超级地球大气中的H2 O2大气成分设置了限制。我们的初步研究的气相氧化途径与地球日照和约十分之一的H2的温和条件下表明，H2被氧化成H2O主要通过HOx和混合HOx NOx催化循环。关于其他大气物种对，我们发现，CO，O2的混合物可以达到爆炸燃烧水平的小型气体行星上的中等范围的C到O的比例在平衡化学制度的p超过约1bar。关于CH 4，O2混合物，少数模拟的岩石行星假设像地球一样的大气层绕着较冷的恒星运行，可能具有爆炸燃烧水平或接近爆炸燃烧水平的成分，尽管需要更多的工作来调查这个问题。
2018-02-08 astro-ph.EP
VUV-absorption cross section of CO2 at high temperatures and impact on exoplanet atmospheres
紫外吸收截面是光化学大气模式的重要组成部分。系外行星的搜索已经揭示了大量具有热大气的短周期天体，与我们在太阳系中发现的非常不同。凌日系外行星的大气层现在可以通过凌日光谱学进行研究，它们接收到非常强的紫外线通量，典型的温度范围为400至2500 K。在这些温度下，严重缺乏紫外光分解截面数据。我们的目标是提供重要大气化合物的高温吸收截面及其温度依赖性。这项研究致力于CO2，这是观察和光离解在系外行星大气。我们在300、410、480和550 K下对115 - 200 nm范围进行了这些测量。在195 - 230 nm范围内，我们在465 - 800 K之间的七个温度下工作。我们发现CO2的吸收截面对温度非常敏感，尤其是在160 nm以上。在所研究的温度范围内，CO2的截面可以变化超过两个数量级。这尤其使得CO2的吸收在高达230 nm的波长下是显著的，而在300 K下在200 nm以上是可忽略的。为了研究这些新数据对系外行星光化学的影响，我们将测量的截面应用到一维光化学模型中。该模型预测，占这种温度依赖性的CO2截面可以影响计算的NH3，CO2和CO的丰度由一个数量级的热木星和热海王星的大气。
2015-02-26 astro-ph.EP
The Atmospheres of Earth-like Planets after Giant Impact Events
现在人们知道，类地行星的吸积自然涉及巨大的碰撞，形成月球的撞击就是一个众所周知的例子。在这样的碰撞之后，幸存的行星表面非常热，可能被探测到。在这里，我们探讨了大气化学，光化学，和后巨大的影响类地行星被厚厚的大气主要由CO2和H2O包围的光谱特征。大气化学和结构的计算自洽的大气与热表面的组成反映无论是散装硅酸盐地球（其中包括地壳，地幔，大气和海洋）或地球的陆壳平衡。我们占所有主要的分子和原子的不透明度来源，包括碰撞诱导吸收。我们发现，这些气氛中占主导地位的H2O和CO2，而形成的CH 4，和NH3是淬火由于短的动力学时间尺度。其他重要的成分是HF、HCl、NaCl和SO2。这些在新出现的光谱中很明显，可以表明发生了撞击。使用全面的不透明度的结果是一个因素，在光谱窗口的表面亮度比以前的模型预测低2光谱。估计的光度显示，在计划中的30米级望远镜上，近红外日冕仪将可以探测到最热的大撞击后行星。1- 4微米的区域将最有利于这种探测，提供明亮的特征和行星与潜在碎片盘之间更好的对比度。根据模拟的有效温度，我们推导出了大约10^5-10^6百万年的冷却时间尺度。这导致在未来的调查中发现数十颗此类行星的可能性。
2014-01-07 astro-ph.EP
Signatures of Nitrogen Chemistry in Hot Jupiter Atmospheres
对系外行星大气分子组成的推断通常集中在含C、H和O的分子上。最近，HST WFC 3透射光谱中1.55 $μ$ m附近的额外吸收已归因于含氮化学物质：NH $_3$或HCN。这些物种如果大量存在，将是不平衡化学过程-例如垂直混合和光化学-的有力指标。反过来，衍生的N丰度也可能对行星形成机制产生重要的限制。在这里，我们研究了氮化学在系外行星大气中的可探测性。除了WFC 3带通（1.1-1.7 $μ$ m），我们发现，在K波段的观测在$\sim$ 2.2 $μ$ m，可实现与目前的地面望远镜，采样一个强大的NH $_3$功能，而在$\sim$ 3.1 $μ$ m和$\sim$ 4.0 $μ$ m样本强HCN功能。在这样的观测预期，我们预测吸收特征振幅由于氮化学在1-5 $μ$ m光谱范围可能为一个典型的热木星。最后，我们进行大气反演的9个热木星的透射光谱在搜索的近红外吸收功能暗示氮化学。我们报告了WASP-31 b中NH $_3$（2.2 $σ$）、WASP-63 b中HCN（2.3 $σ$）的微弱检测，以及HD 209458 b中可能归因于NH $_3$的过量吸收。1-5 $μ$ m的高精度观测（例如，与詹姆斯韦伯太空望远镜），将使明确的氮化学探测，反过来作为不平衡的大气化学和行星形成过程的强大诊断。
2017-11-01 astro-ph.EP
Giant Planet Atmospheres
Northumbria University（诺森比亚大学）
本文综述了木星、土星、天王星和海王星的大气结构、成分、能量来源及动力学过程，强调了与地球大气的异同。
2026-06-28 astro-ph.EP
Probing Cold-to-Temperate Exoplanetary Atmospheres: The Role of Water Condensation on Surface Identification with JWST
本文通过模拟K2-18 b和LHS 1140 b的大气光化学，揭示水凝结通过耗损氧气提高C/O比，使薄富氢大气中氮碳载体向重烃和腈类转变并形成雾霾，从而解释了LHS 1140 b的平坦JWST光谱，而K2-18 b更符合厚大气迷你海王星。
2024-09-03 astro-ph.EP
The puzzling chemical composition of GJ 436b's atmosphere: influence of tidal heating on the chemistry
沉积在偏心行星上的潮汐能的耗散可能会引起行星的加热，从而影响其大气热结构。在这里，我们研究潮汐加热对偏心（e = 0.16）的“热海王星”GJ 436 b，其中不确定的化学丰度检索多波长光度观测期间进行的主要过境和二次日食的大气成分的影响。我们建立了一个一维模型的GJ 436 b的大气在垂直方向和计算的压力-温度和分子丰度分布的各种合理的内部温度的行星（高达560 K）和金属丰度（从太阳到100倍太阳），使用辐射对流模型和化学模型，其中包括热化学动力学，垂直混合，和光化学。我们发现，CO/CH 4丰度比增加金属丰度和潮汐加热，范围从1/20到1000的金属丰度和内部温度的范围内探索。无论行星的金属丰度和内部温度如何，水蒸气都会锁住大部分氧气，并达到非常高的丰度。CO2/H2O丰度比随着金属丰度的增加而急剧增加，并在太阳元素丰度为1 e-5- 1 e-4之间取值，金属丰度为100倍太阳的值为0.1。没有一个大气模型的基础上坚实的物理和化学的理由提供了一个完全令人满意的协议与现有的观测数据，虽然计算的光谱和观测的比较似乎指向模型具有高金属和有效的潮汐加热，其中高CO/CH 4丰度比和温暖的温度在昼侧大气中的青睐。
2013-12-11 astro-ph.EP
Pseudo 2D chemical model of hot Jupiter atmospheres: application to HD 209458b and HD 189733b
我们已经开发了一个伪二维模式的行星大气，它考虑到热化学动力学，光化学，垂直混合，和水平运输，后者被模拟为一个统一的纬向风。我们已经将该模型应用于热彗星HD 209458 b和HD 189733 b的大气。采用的涡流扩散系数计算以下的行为被动示踪剂在三维大气环流模型，这导致涡流值显着低于以前的估计。我们发现，由于各种物理和化学过程的相互作用，这两个热彗星大气中分子随高度和经度的分布是复杂的。大部分分子的分布是由强烈的纬向风和有限的垂直运输范围驱动的，导致化学成分随经度的重要均匀化。一般来说，分子丰度水平淬灭到最热昼侧区域的典型值，因此较冷的昼侧区域的成分被较暖昼侧区域的成分高度污染。因此，甲烷的丰度仍然很低，甚至低于先前一维模型的预测，这可能与HD 209458 b向阳面观测推断的高甲烷含量相冲突。丰度的重要纵向均匀性的另一个结果是，化学成分的变化对发射光谱随相位的变化以及从凌日入口到出口的透射光谱的变化几乎没有影响，光谱中的这些变化主要是由于温度的变化而不是行星不同侧面之间的成分变化。
2014-03-11 astro-ph.EP
The Effect of Metallicity on the Non-Equilibrium Abundance of Hydrogen Dominated Exoplanet Atmosphere
大气金属丰度对系外行星大气的组成有很大的影响。金属丰度对热化学平衡的影响已得到很好的研究，尽管它对不平衡丰度的影响受到松散的限制。在这项研究中，我们已经使用淬火近似研究的淬火丰度的一系列参数（温度：500-2500 K，压力：10 $^{-4}$-10 $^3$巴，金属丰度：0.1-1000 $\times$太阳金属丰度）的金属丰度的影响。我们确定的化学时标，通过找到一个网络分析工具和热化学平衡丰度在一个简化的化学网络的限速步骤。平衡丰度结果与文献结果相似。CO、H $_2$ O和CO $_2$丰度在所考虑的参数范围内随着金属丰度的增加而增加。对于CO/CH $_4$ $<$ 1，CH $_4$丰度随金属度增加而增加，而对于CO/CH $_4$ $>$ 1不受影响。CO的化学时标随大气金属丰度的变化很小，而CH $_4$的化学时标与大气金属丰度成反比。CO的猝灭能级向高压区移动，CH $_4$的猝灭能级与金属丰度表现出复杂的行为。我们基准淬火近似与一维光化学传输模型的两个测试系外行星（GJ 1214 b和HD 189733 b），发现它是在良好的协议。我们还发现，淬火近似是一个强大的工具，以约束大气参数。我们通过限制测试系外行星HR 8799 b，HD 189733 b，GJ 436 b和WASP-39 b的金属丰度和运输强度来证明这一点。
2023-02-19 astro-ph.EP
Escape of Water- and Metal-enriched Atmospheres from compact Hot mini-Neptunes with CHAIN
University of Bern（伯尔尼大学）；Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院空间研究所）；European Space Agency (ESA), European Space Research and Technology Centre (ESTEC)（欧洲空间局（ESA）欧洲空间研究与技术中心（ESTEC））；Department of Astronomy & Astrophysics, University of Chicago（芝加哥大学天文与天体物理系）
本研究利用CHAIN模型模拟GJ 9827 d和TOI-238 b两颗亚海王星行星的富水和富金属大气，发现高水/金属丰度导致大气冷却和加热增加，显著降低大气质量损失率，且富水大气更稳定，氢优先逃逸使金属/H比随时间增加。
2026-06-01 astro-ph.EP
Quantification of abundance uncertainties in chemical models of exoplanet atmospheres
研究量化了系外行星大气化学模型中丰度不确定性的来源，发现垂直混合和光化学过程对不确定性有显著影响，并识别出关键但未充分约束的化学过程。
2025-12-02 astro-ph.EP
Modeling synthetic spectra for transiting extrasolar giant planets: detectability of H$_2$S and PH$_3$ with JWST
JWST $'$的大口径和宽波长覆盖范围将使其能够收集到迄今为止观察到的最高质量的过境光谱。对于系外行星大气，我们希望能够获得最丰富的分子的丰度，如H $_2$ O、CO和CH $_4$。其他分子，如H $_2$ S和PH $_3$，在木星和土星中被观测到，但它们在强辐射行星中的化学性质和可探测性是高度未知的。本文首次研究了它们在太阳成分大气中的光谱特征，并用JWST评估了它们的探测能力。我们模拟了太阳大气中磷和硫的化学组成。我们的模型包括垂直运输的影响。光化学效应不包括在我们的计算中。使用的丰度配置文件，我们模型的JWST传输和发射光谱K=6.8 G型恒星和行星的无云太阳能成分的大气。我们发现，在总观测时间为28.8小时的NIRCam LW棱镜F444 W模式下，用$T_{\rm eq}$ $<$ 500 K模拟大气的透射光谱在3 σ处可检测到PH $_3$。使用NIRCam LW棱镜F322 W2模式，总观测时间为24.0小时，在$T_{\rm eq}$ $>$ 1500 K模拟行星的透射和发射光谱中，H $_2$ S在3 σ处可被检测到。我们的研究结果特别强调了包括H $_2$ S与JWST未来丰度检索的重要性。云和霾的存在对PH $_3$和H $_2$ S的检测提出了挑战，但H $_2$ S特征仍有望出现在发射光谱中。
2017-11-01 astro-ph.EP
High-temperature measurements of VUV-absorption cross sections of CO2 and their application to exoplanets
紫外吸收截面是光化学大气模式的重要组成部分。系外行星的搜索已经揭示了大量具有热大气的短周期天体，与我们在太阳系中发现的非常不同。现在可以通过凌日光谱研究其大气层的凌日系外行星接收极强的紫外线通量，典型温度范围为400至2500 K。在这些温度下，严重缺乏紫外光分解截面数据。目标。我们的目标是提供重要大气化合物的高温吸收截面及其温度依赖性。这项研究致力于CO2，这是观察和光离解在系外行星大气。我们还研究了这些新数据对一些系外行星光化学的影响。我们在300、410、480和550 K下对115 - 200 nm范围进行了这些测量。在195 - 230 nm范围内，我们在465 - 800 K之间的七个温度下工作。我们将测得的截面转化为一维光化学模型。对于> 170 nm的波长，ln（横截面_CO2（波长，T）x1/Qv（T））的波长依赖性可以用线性定律参数化。因此，我们可以在300和800 K之间的任何温度下内插截面_CO2（波长，T）。在所研究的温度范围内，CO2的截面可以变化超过两个数量级。这尤其使得CO2的吸收在高达230 nm的波长下显著。CO2的吸收截面对温度非常敏感。该模型预测，占这种温度依赖性的CO2截面可以影响计算的NH3，CO2和CO的丰度由一个数量级的热木星和热海王星的大气。这种效应在以CO2为主的高温大气中更为重要。
2013-02-12 astro-ph.EP
High-temperature measurements of acetylene VUV absorption cross sections and application to warm exoplanet atmospheres
本文实验测量296–773 K下C2H2在115–230 nm的VUV吸收截面，并通过一维热-光化学模型量化其对类热木星大气组成的影响。
2025-01-06 astro-ph.EP
Transmission spectroscopy for the warm sub-Neptune HD3167c: evidence for molecular absorption and a possible high metallicity atmosphere
我们提出了一个温暖的（500- 600 K）亚海王星HD 3167 c使用哈勃太空望远镜宽视场相机3红外光谱仪获得的透射光谱。我们结合这些数据，其中跨越1.125-1.643微米波长范围内，使用开普勒/K2（0.6-0.9微米）和斯皮策/IRAC（4-5微米）的宽带过境测量。我们发现了H2O，HCN，CO2和CH 4中至少一种吸收的证据（贝叶斯因子7.4; 2.5 σ显著性），尽管数据精度不允许我们明确区分这些分子。透射光谱排除了无云的氢为主的大气，金属丰度<100x solar at >5.8西格玛的信心。相比之下，假设金属丰度> 700 x太阳能，则无云模型与数据吻合良好。然而，对于包括云的影响的检索分析，由于云顶压力的简并性，更广泛的金属丰度范围（包括太阳下）与数据一致。自洽的化学模式，占光化学和垂直混合的HD 3167 c的大气。这些模型的预测与我们的丰度限制基本一致，尽管这主要是由于后者的不确定性很大。内部结构模型表明，核心质量分数> 40%，与岩石或水核心成分无关，与大气层金属丰度无关，最高可达1000倍太阳能。我们还报告了主恒星中15种元素的丰度测量结果，表明它具有非常接近太阳的成分。
2020-11-06 astro-ph.EP
HST/WFC3 Constraints on the Abundances of OH and FeH in the Atmosphere of the Ultra-Hot Neptune LTT-9779 b
本研究利用HST/WFC3棱栅观测数据表征首颗超热海王星LTT-9779 b的大气，给出OH和FeH丰度的95%置信上限，发现其大气组成与平衡化学模型预测不符，暗示存在非平衡过程。
2025-05-17 astro-ph.EP
Potential Atmospheric Compositions of TRAPPIST-1 c constrained by JWST/MIRI Observations at 15 $μ$m
本文利用JWST/MIRI 15微米次食观测数据，结合双柱气候-光化学耦合模型模拟O2为主、类金星和蒸汽大气，发现多种大气成分均与TRAPPIST-1 c数据一致，需更多观测才能区分大气类型或确认裸露岩石假说。
2023-08-11 astro-ph.EP
Sulphur dioxide in the mid-infrared transmission spectrum of WASP-39b
本研究利用JWST/MIRI LRS观测到WASP-39b中红外透射光谱中7.7和8.5μm处的SO₂特征，验证了此前的SO₂探测，推导其金属丰度约为太阳的7.1-8.0倍，证实光化学对该行星宽波段光谱的塑造作用。
2024-07-10 astro-ph.EP
H2S and SO2 detectability in Hot Jupiters: Sulfur species as indicator of metallicity and C/O ratio
硫的高宇宙丰度和中等挥发性和化学性质允许使用含硫物质作为热木星系外行星大气中化学过程的示踪剂。然而，尽管它的性质和相关性作为巨行星的形成历史的示踪剂，很少有人注意到这个物种在热木星大气的背景下。在这里，我们提供了在不同条件下热木星大气中含硫物种丰度的概述，并探讨其可观测性。我们使用的光化学动力学代码VULCAN热木星大气不平衡化学模型。这些大气的透射光谱是使用ARCiS建模框架创建的。我们改变模型参数，如扩散系数，我们研究的重要性，光化学对所产生的混合比。此外，我们通过将金属丰度从太阳增加到太阳的10倍来改变大气的化学成分。我们还探讨了不同的C/O比。我们发现，H2S和SO2是最好的候选人之间的1和10微米的检测，使用的光谱分辨率，是船上的JWST仪器的代表。H2S最容易在~1500 K的平衡温度和0.7至0.9之间的C/O比下检测到，随着金属丰度的增加，理想值略有增加。SO2最有可能在低C/O比和高金属丰度下在~1000 K的平衡温度下被检测到。尽管如此，在这两种分子中，我们预计SO2检测更常见，因为它在更受地层模型青睐的情况下是可检测的。我们的结论是，H2S和SO2将最有可能在未来几年内检测到的JWST和这些物种的检测将提供信息的大气过程和行星形成的情况。
2022-11-16 astro-ph.EP
Stratospheric Temperatures and Water Loss from Moist Greenhouse Atmospheres of Earth-like Planets
一个辐射对流气候模式被用来计算平流层温度和水蒸气浓度的无臭氧大气比现代地球温暖。冷，干燥的平流层预测在低地面温度，与最近的三维计算。然而，当地面温度高于350 K时，平流层变暖，水蒸气成为上层大气的主要成分，使水通过光解和氢逃逸而损失。因此，一个“潮湿的温室”的解释，从金星，或一些系外行星接收相当数量的恒星辐射的水损失，仍然是一个可行的假设。这种大气上部的温度远低于灰色大气的估计温度，在使用一维模型进行“逆”气候计算以确定宜居带边界时，应考虑到这一因素。
2015-10-13 astro-ph.EP
Magnetic Effects in Hot Jupiter Atmospheres
本文对温度范围为1100- 1800 K的高温超导体大气进行了磁流体动力学（MHD）模拟。在温度为$\lesssim$ 1400 K的大气中，磁效应可以忽略不计。在较高的温度下，风是可变的，在许多情况下，平均赤道气流可能会向西，与它们的流体动力学对应物相反。欧姆耗散在温度$\sim$ 1500- 1600 K时达到峰值，取决于场强，最大值$\sim 10^{18}$ W在10 bar，大大低于先前的估计。根据所做的有限参数研究，该值不能随着风力增加、温度升高、场强升高、边界条件不同或扩散率降低而显著增加。虽然在这些模拟中没有解决，但有适度的证据表明，磁浮力不稳定性可能在热大气中进行。
2014-09-01 astro-ph.EP
Using a quench level approximation to estimate the effect of metallicity on N-bearing species abundances in H2-dominated atmospheres
本研究通过淬灭近似与化学动力学模型，探究垂直混合下金属丰度对以H₂为主大气中含氮物种丰度的影响，明确相关变化规律，并给出潜在HCN观测候选天体列表。
2023-10-10 astro-ph.EP
Towards 3D Retrieval of Exoplanet Atmospheres: Assessing Thermochemical Equilibrium Estimation Methods
本文评估了热化学平衡近似方法在系外行星大气反演中的速度与准确性，发现神经网络代理模型在大幅降低计算成本的同时实现了高精度，为将高维化学模型纳入反演框架提供了可行途径。
2023-04-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Effect of O3 on the atmospheric temperature structure of early Mars
臭氧是地球大气中一种重要的辐射性痕量气体。臭氧的存在可以显著影响大气的热结构，并由此例如云的形成。光化学研究表明，臭氧可以在富含二氧化碳的大气中形成。我们研究臭氧对模拟早期火星大气温度结构的影响。用一维辐射-对流模型，我们计算了1巴二氧化碳大气的温度-压力分布。臭氧剖面是固定的、参数化的剖面。我们改变臭氧层最大值的位置和最大值的浓度。最大值位于上层和中层大气的不同压力水平（1-10毫巴）。结果表明，臭氧对地面温度的影响相对较小。然而，在臭氧浓度大的情况下，行星的臭氧浓度会显著降低。在整个中层和高层大气中，由于强烈的紫外线吸收，引入臭氧后温度会升高。中层大气的这种加热强烈地减少了二氧化碳冷凝区，因此可能形成二氧化碳云。由于臭氧浓度高，整个大气层中二氧化碳云的形成受到抑制。此外，由于中层大气的加热，当臭氧增加时，冷阱位于越来越高的压力下。这导致平流层更加潮湿，因此可能会增加早期火星上的水分流失率。然而，平流层H2O的增加会导致更多的HOx，这可能会有效地破坏臭氧。这一结果强调需要进行一致的气候化学计算，以评估温度结构、水含量和臭氧化学之间的反馈。此外，对流在高臭氧量下被抑制，导致稳定的分层大气。
2015-05-28 astro-ph.EP
The escape of heavy atoms from the ionosphere of HD209458b. I. A photochemical-dynamical model of the thermosphere
太阳系外巨行星HD209458b周围氢原子、重原子和重离子的探测，制约了其高层大气的成分、温度和密度分布。因此，这些观测结果为迄今为止预测了一系列可能条件的模型提供了指导。我们提出了第一个流体动力学逃逸模型的高层大气，包括所有检测到的物种，以解释他们的存在在高海拔地区，并进一步限制温度和速度分布。这个模型计算恒星的加热率的基础上，最近估计的光电子加热效率，并包括重原子和离子的光化学除了氢和氦。逃逸模式的下边界处的成分受低层大气的完全光化学模式的约束。我们证实，分子解离附近的1微巴的水平，并发现，复杂的分子化学不需要被包括在这个水平以上。我们还证实，检测到的物种的扩散分离不会发生，因为重原子和离子碰撞频繁与快速逃逸的H和H+。这意味着热层中重原子和离子的丰度仅仅取决于元素丰度和电离率。我们表明，正如预期的那样，H和O保持中性至少3 Rp，而C和Si大多是电离在显着较低的海拔高度。我们还探讨了温度和速度的分布，并发现流出速度和温度梯度强烈依赖于假设的加热效率。
2012-10-04 astro-ph.EP
Mapping Vinyl Cyanide and Other Nitriles in Titan's Atmosphere Using ALMA
乙烯基氰化物（C $_2$ H $_3$ CN）理论上是在土卫六的大气层中通过高空光化学形成的，并且由于其在液态甲烷中形成细胞膜状结构（偶氮体）的预测能力而引起了寒冷行星表面天体生物学的兴趣。在这项工作中，我们对Palmer等人（2017）在Titan上对C $_2$ H $_3$ CN的初始光谱检测进行了跟踪，在亚毫米频率下检测到三条新的C $_2$ H $_3$ CN旋转发射线。通过这些新的高分辨率探测，首次绘制了C $_2$ H $_3$ CN在土卫六上的空间分布图。我们提出了同时观测的C $_2$ H $_5$ CN，HC $_3$ N，CH $_3$ CN的排放，并获得第一个（暂定）检测C $_3$ H $_8$（丙烷）在无线电波长。我们目前的磁盘平均垂直丰度剖面，二维空间地图，和纬度通量剖面所观察到的腈。类似于HC $_3$ N和C $_2$ H $_5$ CN，理论上它们在土卫六大气中的寿命很短，C $_2$ H $_3$ CN在南极（冬季）最丰富，而寿命较长的CH $_3$ CN则更集中在北极。这种丰富的模式是一致的高海拔光化学生产的综合影响，向极平流，以及随后的逆转泰坦的大气环流系统后，最近从北方到南方的冬季过渡。我们确认C $_2$ H $_3$ CN和C $_2$ H $_5$ CN在200 km以上的高度最丰富。使用300 km台阶模型，发现C $_2$ H…
2017-10-17 astro-ph.EP
Temperature inversions on hot super-Earths: the case of CN in nitrogen-rich atmospheres
我们表明，在极端辐射的热超级地球的大气中，CN的短波吸收可以引起强烈的温度反转。我们的这项研究基于之前对55 Cancri e的观测，这使我们相信超短周期的超级地球可以维持富含氮和/或碳的挥发性大气。我们计算我们的模型大气中的各种富氮的情况下，轨道参数的辐射对流平衡。我们证明了热反转对化学和计算低分辨率的合成发射光谱的范围为0.5 - 28微米所造成的影响。结果表明，由于CN的短波吸收，温度高于2000 K，C/O $\geq$ 1.0的大气容易发生热反转。CN是少数几个在短周期超级地球白天发生的高温下非常稳定的分子之一。这种大气的发射光谱将与非倒置情况有很大不同。在反转的情况下，吸收特征被反转，显示出比预期更高的通量。我们建议，在热大气中的反演应该是预期的规范。热超级地球是测试大气化学和结构预测的一些最极端的自然实验室。它们经常出现，发射明亮，轨道周期短。所有这些因素使它们成为JWST和ARIEL任务观察的完美候选者。
2021-01-08 astro-ph.EP
Corrigendum to "The upper atmosphere of the exoplanet HD209458b revealed by the sodium D lines: Temperature-pressure profile, ionization layer and thermosphere" [2011, A&A, 527, A110]
在用于分析HD 209458 b钠谱的代码中检测到错误（Vidal-Madjar et al. 2011）。在这里，我们提出了一个更新的T-P配置文件，并简要讨论的后果。
2011-10-26 astro-ph.EP
