Chronology and Sources of Lunar Impact Bombardment
月球在3.9 Gyr前遭受了强烈的撞击轰击，这次轰击可能影响了整个太阳系。盆地的磁化特征和月球陨石坑的大小分布表明，大约3.85 Gyr前的最后一次撞击比以前认为的要小。我们探讨的贡献，原始火星越人口早期月球轰炸。我们发现，火星交叉人口最初衰变与80万年的半衰期，与长尾的幸存者集群暂时非火星交叉轨道之间的1.8和2 AU。这些幸存者的半衰期约为6亿年，是同一地区现存匈牙利小行星群的祖先。我们估计原始的火星穿越者人口大约有0.01-0.02地球质量。这样的初始人口与3.8 Gya之后没有月球盆地形成以及匈牙利群的质量相一致。由于他们比其他原始种群存活的时间更长，数量更多，火星穿越者是形成大多数月球陨石坑和盆地的最佳候选人，包括大多数的Nectarian系统。然而，这些残留的人口不能产生Imperial和Orientale盆地，它们形成得太晚，而且太大，无法成为顺利轰炸的一部分。我们认为，在一个离散的事件，盆地磁化签名和陨石坑的大小分布的盆地和陨石坑形成。这个晚期的“撞击物雨”可能是由一个灶神星大小的天体的碰撞破坏引发的，该天体来自这个原始的火星穿越种群（Wetherill，1975年），仍然可以与现在的小行星带a 3.9 Gya相媲美。这种潮汐扰动导致具有非小行星大小频率分布的非南极撞击物的轰击出现短暂的峰值，这与现有证据一致。[删节]
2011-11-30 astro-ph.EP
Polarized Transmission Spectrum of Earth as Observed during a Lunar Eclipse
月食期间的偏振是一个被遗忘的谜。Coyne和Pellicori（1970）报道了在1968年4月13日的月食中发现了明显的偏振现象。有人认为，第一次透过地球大气层时的多重散射可能是造成偏振的原因，但没有作出结论性的确定。目前还没有关于月食期间偏振现象的进一步研究。我们重新审视这一谜团，并对太阳系外行星的可能应用感兴趣，如果行星透射光确实是偏振的，那么就有可能使用“过境偏振测量法”来研究太阳系外行星的大气。“在这里，我们报告了2015年4月4日月食期间月球的第一次分光偏振测量结果。在500-600 nm波长处观察到2-3%的偏振度，此外，在760 nm附近的O $_2$ A带处检测到增强特征。所观察到的时间变化和波长的依赖性是一致的解释，在第一次传输通过地球的大气层，伴随着纬度大气的不均匀性的双重散射所造成的偏振。外行星的凌日偏振测量可能有助于探测O $_2$气体和探测纬向大气的不均匀性，因此值得认真考虑。
2017-11-05 astro-ph.EP
Optical Polarimetry of the May 2022 Lunar Eclipse
在月全食期间，从月球反射的阳光在到达月球的途中穿过地球大气层。在传输过程中，多重散射和不均匀大气特性的结合可能会使该光发生散射。类似的（虽然小得多）效应也应该可以从过境的系外行星的大气层中观察到。我们提出了在2022年5月16日月食的前15分钟的偏振观测结果。我们发现B的偏振度为2.1 +/-0.4%，V为1.2 +/-0.3%，R为0.5 +/-0.2%，I为0.2 +/-0.2%。我们的偏振值位于先前日食报告的范围的中间，提供了进一步的证据表明，诱导偏振可以从事件到事件的变化。我们发现，由于不同的入射角，在暗海区域和附近明亮的高地之间，或者在月球边缘和靠近盘中心的区域之间，没有显著的偏振差异（<0.02%）。这进一步加强了对偏振起源于地球大气层散射而不是月球风化层的解释。
2022-10-07 astro-ph.EP
Lunar Exploration as a Probe of Ancient Venus
一块古老的金星岩石可以限制这颗行星的历史，并揭示海洋的过去存在。这些样本可能会在月球上持续存在，因为月球缺乏大气层和显著的地质活动。我们证明，如果金星的大气层在任何一点薄，类似于地球的，那么小行星的影响转移潜在的可检测量的金星表面物质的月球风化层。相对于地球，金星经历了小行星碰撞的增强通量，喷射出轻冲击（$\lesssim 40$ GPa）表面物质。最初的发射条件加上近距离接触和与金星的共振，将喷出物的轨道演变成穿越地球的轨道。使用分析模型的陨石坑喷出物和\textit{N}体模拟，我们发现超过$0.07\%$的喷出物降落在月球上。如果金星在过去的3.5 Gyr失去水分，月球风化层将含有0.2ppm的金星物质。如果水的流失超过4个地球亿年，那么0.3ppm的深层陨石是金星的。大约一半的喷出物和月球之间的碰撞发生在$\lesssim6$ km s $^{-1}$，流体动力学模拟表明，足以避免显着的冲击改变。因此，对金星表面样本的回收和同位素分析将以高置信度确定金星是否以及何时拥有液态海洋和/或低质量大气。对阿波罗任务中现有月球样本中的角砾碎屑进行测试可能会提供一个立即的解决方案。或者，即将到来的月球任务的风化层特征可能会为围绕金星演化的这些基本问题提供答案。
2020-10-05 astro-ph.EP
Constraining low-altitude lunar dust using the LADEE-UVS data
研究月球尘埃对于探索月球和其他无空气行星体至关重要。月球大气和尘埃环境探测器（LADEE）航天器上的紫外线和可见光分光仪（UVS）进行了一系列几乎临边活动，以寻找黎明终结者区域附近的尘埃。在这些活动中，仪器盯着月球边缘以外黄道背景中的一个固定点，而航天器则在逆行轨道上从月球的阳光照射到黑暗的一面。从这些活动中获得的光谱探测了月球表面几公里内的高度，该区域的尘埃数量没有受到以前轨道航天器遥感观测的很好限制。过滤这些光谱，以消除不同的仪器信号，使约束被放置在潜在的信号从灰尘的气氛。这些过滤后的光谱与预测的尘埃大气与各种指数尺度的高度和粒度分布，以产生这些潜在的人口的尘埃数密度的上限。对于与$s^{-3}$（其中$s$是颗粒尺寸）成比例的微分尺寸分布和1 km的标度高度，我们得到月球表面尘埃颗粒数密度的上限为142 $m^{-3}$。
2021-10-25 astro-ph.EP
Earthshine on a Young Moon: Explaining the Lunar Farside Highlands
月球背面高地问题指的是一个奇怪而无法解释的事实，即月球背面的地壳平均比月球背面的地壳厚。在这里，我们认识到地球光照的关键影响，并提出它自然地解释了这种半球的二分法。由于吸积的月球迅速实现同步旋转，表面和大气的温度梯度是由接近热，后大撞击地球。这种梯度引导了大气和增生物质的凝结，优先将地壳形成的耐火材料沉积在较冷的背面，导致了原始的大体积化学不均匀性，为地壳的不对称性播下了种子。我们的模型为月球高地问题提供了一个因果关系的解决方案：地球光照产生的热梯度产生了负责定义月球高地的地壳厚度二分法的化学梯度。
2014-06-08 astro-ph.EP
Lunar Near-Surface Volatile Sample Return
月球挥发物的起源、分布、深度和体积仍然是一个悬而未决的问题。月球火山活动高峰期~ 3.5Ga的火山释气是月球挥发分的可能来源之一。同样的释气也会产生稀薄的瞬变大气，这将促进挥发物从火山源输送到极地冷阱。虽然这样的大气层可能在月球的演化中发挥了重要作用，但由于所涉及的机制存在高度不确定性，因此对它的了解甚少。古老月球大气的唯一可靠的替代物是它沉积的原始挥发物，这些挥发物预计将保存在极地冷阱中，并可以通过样品返回进行研究。因此，在本白皮书中，我们主张从月球极地冷阱返回挥发性样品应该是Artemis计划的基本组成部分。
2020-09-10 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Diffusion Limit of Photoevaporation in Primordial Planetary Atmospheres
本研究针对原始行星大气中X射线与紫外光引发的光蒸发过程，探究其扩散极限，发现大气顶部低碰撞频率下的成分分馏效应更强，还推导了扩散限制质量损失率与交叉质量的新解析表达式。
2024-02-10 astro-ph.EP
A massive primordial atmosphere on early Mars
本研究通过量化彗星物质保留量，估算早期火星原始大气质量下限，表明其表面压力至少为2.9巴，支持重物种增强捕获的模型。
2025-09-12 astro-ph.EP
Hydrodynamic escape from the proto-lunar disk and the origin of the Earth-Moon volatile dichotomy
SETI Institute（SETI研究所）；Carnegie Institution for Science（卡内基科学机构）；University of Arizona（亚利桑那大学）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
研究揭示月球前盘挥发性物质通过水动力流出被移除，解释了地球与月球挥发性元素丰度差异的成因。
2026-09-30 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-ph
The Earth as an extrasolar transiting planet: Earth's atmospheric composition and thickness revealed by Lunar eclipse observations
探测类地太阳系外行星的一个重要目标是确定大气中的气体生物特征。对穿过地球大气层的光的观测，就像对太阳系外行星的观测一样，将是未来比较的第一步。我们已经完成了在月食期间对地球的观测，这是一种类似于过境行星的独特情况。我们的目标是显示在其大气层中可以在光学波长处检测到什么物种，其中在被掩蔽的恒星光中可以获得大量光子。我们目前的观测2008年8月16日月食进行的索菲光谱仪在天文台上普罗旺斯。将摄谱仪光纤定位在月食的半影中，月球的辐照度是直接的、未被吸收的太阳光和穿过地球边缘的太阳光的混合。这种混合物基本上再现了太阳系外行星过境期间的记录。我们在这里报告的几个地球大气化合物的透射光谱，如臭氧，分子氧，中性钠以及分子氮和氧通过瑞利签名的清晰检测。此外，我们提出了一种方法，使我们能够推导出大气的厚度与半影日食观测波长。我们定量评估了大气层变得透明的高度，以获得重要的物种，如分子氧和臭氧，这两种物种被认为与生命的存在密切相关。这里介绍的分子探测是一个令人鼓舞的首次尝试，这是为未来超大型望远镜和过境类地行星做好准备所必需的。像SOPHIE这样的仪器在从地面表征过境类地行星的大气层和寻找生物标记特征时将是强制性的。
2010-06-30 astro-ph.EP
Evidence for transient atmospheres during eruptive outgassing on the Moon
月球巨大撞击形成后的事件被认为导致了挥发性耗尽和同时发生的中等挥发性元素（MVE）同位素的质量分馏。围绕这一事件的详细过程和条件仍然模糊不清，没有统一的一个单一的模型，所有挥发性元素和化合物。利用现有的数据，包括新的Zn同位素数据的8个月球样品，我们证明，MVE在月球上的同位素分馏是最好的表示非理想瑞利蒸馏，接近分馏因子α使用蒸发同位素的减少质量。通过这些计算，当月球MVE同位素数据归一化为普通或顽火辉石（ΔMoon-OC，EC）而不是块状硅酸盐地球（BSE）组成时，可以获得最佳拟合数据。这一分析进一步表明，根据月球岩石的硫同位素组成，月球形成的母体不可能将硫分配到其核心。ΔMoon-OC、EC和模拟的非理想瑞利分馏之间的最佳拟合由对应于90 +/-4%饱和指数的斜率定义。相比之下，较老的高地套件的饱和度指数为75 +/-2%，表明在月海玄武岩喷发期间气相压力较高。这提供了第一个切实的证据，表明月球在至少38亿至30亿年前的月海玄武岩喷发事件中被稀薄的大气层所掩盖，并意味着MVE同位素分馏主要发生在月球吸积之后。
2020-10-15 astro-ph.EP
Interaction of infalling solid bodies with primordial atmospheres of disk-embedded planets
形成得足够早的行星嵌入到星周气体盘中，积累了厚厚的星云气体大气层。这些大气层的模型需要指定行星的表面光度（即能量损失率）。这种光度通常与固体物体的持续流入有关，这些物体释放的引力能是能量的来源。然而，如果这些天体在大气中而不是在表面释放能量，这种假设可能就不合理了。我们的目标是探索在嵌入式演化阶段的落星子与原始大气的相互作用。我们研究大气相互作用对微行星（质量损失）和大气（加热/冷却）的影响。我们使用的大气参数从快照的时间依赖性的演化模拟嵌入式大气和模拟纯径向，硅质微行星的下落事件在一维，明确的代码。我们实现了摩擦之间的能量传递，大气和身体的辐射传递和热消融;这使我们有可能研究对微行星和大气的影响。我们发现，大量的引力能量确实被耗散到大气中，特别是对于较大的行星核心，因此不能对大气行星光度做出贡献。此外，我们研究的核心，$M_\mathrm{C} > 2$ M $_{\oplus}$，这实际上导致了局部冷却的大气，这是完全与经典模型相矛盾的小行星落事件。
2018-09-14 astro-ph.EP
Glancing views of the Earth. From a lunar eclipse to an exoplanetary transit
有人认为，月食观测可能有助于预测类地太阳系外行星的过境特征。然而，这两种现象的比较分析详细解决了恒星光通过行星大气层的运输尚未提出。在这里，我们继续调查这两种现象，利用一个共同的配方。我们的出发点是在2008年8月月食期间收集的一组以前未发表的近红外光谱。然后，我们将该公式应用到无限远观察者的极限，以研究从太阳系外部观察到的地球-太阳系统的凌日特征。穿过地球大气层的太阳光线的折射弯曲是月食照明的关键因素。同样，折射会对特定行星-恒星系统的过境透射光谱产生影响，这取决于行星大气层的折射特性、恒星的大小和行星的轨道距离。对于地日系统，在中天时，折射阻止了远程观测者进入大气层的较低~12 - 14公里，因此也阻止了大部分光谱活跃的大气气体。我们证明，在过境的地球的有效光学半径调制的折射和变化约12公里，从过境到第二次接触。大气层的折射性质，一个在已发表的研究中很少考虑的性质，将对类地太阳系外行星的特征提出额外的挑战。折射对一些M型恒星的宜居带内的类地太阳系外行星的影响可能较小。
2012-06-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Noble gas depletion on Titan: Clathrate sequestration during the open ocean phase
本研究通过汽液平衡与统计热力学模型表明，土卫六开阔海洋阶段形成的数十公里厚笼形水合物壳可封存氙和氪，而氩缺乏或与吸积物质去挥发分有关。
2025-05-05 astro-ph.EP
Hubble WFC3 Spectroscopy of the Rocky Planet L 98-59 b: No Evidence for a Cloud-Free Primordial Atmosphere
我们正在使用来自凌日系外行星L~98-59~b的HST存档数据来限制其潜在的热大气。我们分析了五次过境访问的数据，并使用Iraclis提取了最终的组合传输频谱。然后，我们使用逆大气反演代码TauREx分析组合透射谱。在透射光谱中，在1.40~ $μm$和1.55~ $μm$附近存在弱吸收特征，可以用富含HCN的多云大气来模拟。然而，不切实际的高丰度的HCN推导不能解释任何平衡化学模型与合理的假设。因此，最有可能的情况是，L~98-59~b在WFC 3/G141带通中具有平坦的、无特征的透射光谱，这是由于具有高平均分子量的薄大气、具有不透明气溶胶层的大气或没有大气，并且L~98-59~b不太可能具有明显的以氢为主的原始大气。由于HST/WFC 3 G141棱镜观测的波长覆盖范围窄，光谱分辨率低，我们无法区分这些不同的场景。我们的模拟表明，未来詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）在更宽波长范围内的更高精度测量可以用来更好地表征L~98-59~b的行星大气。
2022-10-19 astro-ph.EP
Stellar wind impact on early atmospheres around unmagnetized Earth-like planets
该研究通过三维磁流体动力学模拟，分析了不同自转速率恒星的活动相关恒星风对无磁场类地行星原始大气早期演化的影响，揭示快速自转恒星风会显著缩减大气范围，慢速则影响甚微，为系外行星宜居性研究提供参考。
2024-05-17 astro-ph.EP
Lunar Eclipse of June, 15, 2011: Three-color umbra surface photometry
该论文包含2011年6月15日月全食期间在俄罗斯南部和乌克兰进行的月球表面光度观测的结果描述，有效波长为503，677和867 nm。建立了本影的光度图，并将相对亮度的径向依赖关系与气态大气的理论值进行了比较。本文还讨论了大气气溶胶污染对本影暗异常的影响，并指出其与大气气溶胶污染的关系。
2011-10-16 astro-ph.EP physics.ao-ph
Potential long-term habitable conditions on planets with primordial H-He atmospheres
寒冷的超级地球保留了其原始的、以氢氦为主的大气层，其表面可能足够温暖，可以容纳液态水。这可能是由于氢对红外光的碰撞诱导吸收（CIA），其随压力增加而增加。然而，这种行星的长期可居住性尚未得到探索。在这里，我们调查的持续时间，这种潜在的异国情调的可居住性，通过模拟不同的核心质量，信封质量和半长轴的行星。我们发现，类地行星和超级地球的质量$\sim$ 1 - 10 $M_{\oplus}$可以保持温和的表面条件高达5 - 8 Gyr在径向距离大于$\sim $ 2 AU。所需的包层质量是$\sim 10^{-4} \, M_{\oplus}$（比地球大2个数量级），但可以小一个数量级（当靠近时）或大一个数量级（当远离时）。这一结果表明，行星可居住性的概念应该重新审视，并使其更具包容性的经典定义。
2022-06-28 astro-ph.EP
The transmission spectrum of Earth through lunar eclipse observations
在迄今为止发现的342颗围绕其他恒星运行的行星中，有58颗“过境”恒星盘，这意味着它们可以通过星光通量的周期性减少来检测。来自恒星的光穿过行星的大气层，在少数情况下可以估计行星的基本大气成分。随着我们越来越接近于找到类似的地球，对系外行星大气层的表征的一个重要考虑因素是我们星球的透射光谱看起来像什么。在这里，我们报告的光学和近红外透射光谱的地球，在月食期间获得。在反射光谱中较弱的一些与生物有关的大气特征（如臭氧、分子氧、水、二氧化碳和甲烷）在透射光谱中却强得多，而且确实强于建模预测。我们还发现了地球电离层和主要大气成分双原子氮（N2）的指纹，这些指纹在反射光谱中缺失。
2009-06-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Accretion of primordial H-He atmospheres in mini-Neptunes: the importance of envelope enrichment
本文通过行星形成模型研究迷你海王星原始H-He大气的吸积过程，揭示包层富集和固体吸积率时标对原始包层比例的关键影响，为演化模型提供约束。
2024-02-28 astro-ph.EP
Irradiation-driven escape of primordial planetary atmospheres I. The ATES photoionization hydrodynamics code
强烈的X射线和紫外线恒星辐射可以加热和膨胀靠近轨道的系外行星的大气，驱动质量外流，这可能足以在系统寿命期间蒸发相当大一部分行星大气。最近已知系外行星数量激增，加上即将部署用于系外行星发现和定性的新的地面和空间设施，需要对最有希望的目标进行迅速和有效的评估，以便进行密集的光谱后续工作。为此，我们开发了ATES（大气逃逸），一个新的流体动力学代码，是专门设计用于计算的温度，密度，速度和电离分数的高度辐射的行星大气，随着当前的，稳态的质量损失率。ATES通过有限体积法求解径向坐标系中的一维欧拉、质量和能量守恒方程。流体动力学模块与光电离平衡求解器配对，光电离平衡求解器包括通过韧致辐射冷却、重组和碰撞激发/电离，用于完全由原子氢和氦组成的原始大气的情况，同时还考虑不同离子种类的平流。与14个中度到高度辐照行星的结果相比，模拟与PLUTO-CLOUDY接口（TPCI），ATES产生非常好的协议在一个显着较小的部分计算时间。收敛性研究表明，ATES恢复稳定，稳态流体动力学解决方案的系统与$\log(-ϕ_p) \lesssim 12.9 + 0.17\log F_{\rm XUV}$。顺便说一句，高于这个阈值的系统的大气通常被认为正在经历金斯逃逸。该代码还具有用户友好的图形界面，可作为在线存储库公开获取。
2021-08-16 astro-ph.EP
About the loss of a primordial atmosphere of super-Earths by planetesimal impacts
我们认为行星由水冰和岩石组成，远离中心恒星。在早期的一项研究中，通过连续吸积计算行星的生长，我们发现大部分冰在吸积时蒸发，形成了水蒸气大气。在这里，我们认为吸积作为一个离散系列的星子的影响（顺序$10^8$），在同一时间依赖的吸积率，并调查的命运的蒸汽，作为其相互作用的吸积星子。我们发现有很大一部分蒸气逸出。剩余的部分可能会在停止吸积和表面冷却后形成外层冰。逃逸的水团可能会显著改变行星的冰岩比。我们调查的影响，不同的选择参数，如冰岩比，星子的大小分布，和冲击速度。我们发现，星子的大小分布有一个可以忽略不计的影响，并解释了为什么。相比之下，冰岩比和冲击速度影响的保留水体的分数相当大。
2023-02-12 astro-ph.EP
Terrestrial atmospheric ion implantation occurred in the nearside lunar regolith during the history of Earth's dynamo
本研究通过三维磁流体力学数值模拟，结合现代与太古代地球大气条件，发现月球仅在地球磁尾内时会有效接收地球大气离子，且月壤非太阳贡献源于地球发电机长期作用，为地球古大气研究提供新线索。
2024-11-30 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
The centre-to-limb variations of solar Fraunhofer lines imprinted upon lunar eclipse spectra - Implications for exoplanet transit observations
系外行星的大气层通常通过观察行星在其母星前面经过的凌日来研究。凌日期间恒星盘部分的遮蔽将揭示其表面结构的各个方面，这些结构是由一般的中心到边缘变化（CLV）造成的。当形成进入和离开凌日的恒星光之间的比率时，这些就变得明显了。这些现象在半影月食的过程中可以特别清楚地看到，在月食过程中，地球穿过太阳盘并掩盖了太阳盘的不同区域。在推断行星大气的性质时，必须适当地考虑这种源自恒星的效应。利用安装在加拿大-法国-夏威夷望远镜（CFHT）上的ESPaDOnS光谱仪从2014年4月15日月食观测到的数据，我们首次获得了半影光谱的时间序列。这些半影光谱使我们能够研究太阳夫琅和费线的中心到边缘的变化时，地球过境太阳。在以往月食观测中发现的Na i和Ca ii吸收特征是CLV特征，它们支配着相应的谱线轮廓，掩盖了可能的行星信号。通过凌日光谱检测系外行星的大气物种必须考虑CLV效应。
2015-01-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Lunar Cold Trap Contamination by Landing Vehicles
本文扩展月球着陆器羽流模拟工具，量化附近着陆对永久阴影陨石坑冷阱的挥发物气体迁移与污染，并评估增大距离、地形遮蔽及调整着陆策略的缓解作用。
2023-06-07 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.flu-dyn
A primordial atmospheric origin of hydrospheric deuterium enrichment on Mars
火星大气水（约6倍标准平均海水，SMOW）的氘氢比（D/H或2 H/1H）高于已知来源，需要行星浓缩。美国宇航局的火星科学实验室探测器Currency最近测量了>3 Gyr粘土的D/H比约为3x SMOW，表明大多数浓缩发生在火星历史的早期。与金星一样，火星的氘/氢富集被认为反映了相对于氘（2 H），1H（protium）优先损失到太空，但大量和早期氢损失的全球环境背景仍有待确定。在这里，我们适用于火星的原始大气演化的最新模型，连接的岩浆海洋的吸积时代与随后的水-海洋时代，并计算氘的行为与观察到的记录进行比较。我们发现，如果火星岩浆海洋在最后与原始大气平衡时发生化学还原，则会产生~2- 3倍的水圈氘富集，使H_2 O-CO_2成为最初的优势物种，并具有少量的H_2 O-CO_2丰度。还原性气体--特别是H2 --会导致温室效应，并阻止岩浆海洋时代后立即冻结的海洋。此外，压力-温度条件足够高，以产生海洋-大气H2O-H2同位素平衡，使得表面H2O相对于H2强烈浓缩氘，其优先吸收氚并从原始大气中逃逸。提出的原始富含氢气的释气和逃逸的情况表明，火星表面的化学条件在火星吸积之后立即有利于生命前化学的持续时间（>百万年）。
2022-09-21 astro-ph.EP
The Featureless HST/WFC3 Transmission Spectrum of the Rocky Exoplanet GJ 1132b: No Evidence For A Cloud-Free Primordial Atmosphere and Constraints on Starspot Contamination
围绕着一颗距离12 pc的M矮星运行的凌日系外行星GJ 1132 b是透射光谱学的主要目标。GJ 1132 b的质量是地球质量的1.7倍，半径是地球半径的1.1倍，其体积密度表明这颗行星是岩石行星。然而，在580 K的平衡温度下，GJ 1132 b可能仍然保留了一些大气层的外观。了解这种大气层是否存在及其组成对于了解绕M矮星运行的类地行星的大气层如何演变至关重要。利用哈勃空间望远镜（HST）的WFC 3（Wide Field Camera 3）观测了GJ 1132 b的5次凌日。我们发现了一个从1.1- 1.7微米的无特征的透射光谱，排除了无云的大气与金属度<300x Solar with >4.8 $σ$的信心。我们将WFC 3的结果与TESS和档案宽带和光谱观测的过境深度相结合，找到了0.7- 4.5微米的无特征光谱。GJ 1132 b有高平均分子量的大气，拥有高空气溶胶层，或实际上没有大气。需要更高精度的观测来区分这些可能性。我们探讨了热和冷的恒星黑子对观测到的透射光谱GJ 1132 b的影响，量化了斑点引起的过境深度特征的幅度。使用一个简单的泊松模型，我们估计点的温度对比度，点覆盖率，和点的大小为GJ 1132。这些限制，以及建模框架，可能是有用的GJ 1132 b或其他行星过境类似的不活跃的M矮星的未来观测。
2021-05-21 astro-ph.EP
The role of ammonia in the distribution of volatiles in the primordial hydrosphere of Europa
本研究通过构建考虑气液与化学平衡的模型，探究氨占比对木卫二吸积后开放海洋阶段海洋-大气挥发物分布的影响，为其挥发物起源研究及Europa Clipper任务数据解读提供基准。
2024-11-29 astro-ph.EP
Lunar Outgassing, Transient Phenomena & the Return to the Moon, II: Predictions and Tests for Outgassing/Regolith Interactions
我们遵循论文I，预测通过月球表面泄漏的气体如何影响风化层，这可能通过光学瞬态月球现象（TLP）和相关效应来观察。我们涉及几个过程，但集中在低和高流速极端，也许是最有可能的。我们模拟爆炸放气的最小的气体超压在风化层的基础上，释放风化层塞上面。这种扰动的时间尺度和影响范围是一致的，观察到的TLP，我们还讨论了其他影响。对于缓慢流动，通过风化层逃逸延长低扩散率。最近在深层岩浆样本中发现的水是候选挥发物中唯一的，能够在风化层基底和表面之间冻结，特别是在月球两极附近。对于主要的放气地点，我们考虑了水冰的可能积累。随着地质年代的推移，冰的积累可以通过风化层向下演变。依靠除水以外的气体，风化层的扩散性可能会受到化学抑制，阻止渗漏，迫使冰区扩大到更大的地区，达到平方公里的规模，特别是在高纬度地区。我们提出了一个经验的前进道路，其中当前和即将到来的技术提供控制，灵敏的探头放气。光学瞬态/释气连接，通过地球遥感解决，建议成像和/或光谱学，但月球释气的方面可能更隐蔽，如上所述。TLP暴露出一些释气，但释气一定会产生TLP吗？我们还建议更多的侵入性技术，从雷达到原位探测。这些方法中的许多应该在原始的月球大气层中进行，然后在人类返回月球时可能会产生明显的混乱信号。
2009-10-15 astro-ph.EP
Formation of aqua planets with water of nebular origin: Effects of water enrichment on the structure and mass of captured atmospheres of terrestrial planets
最近对具有类似地球日照的系外行星的探测吸引了人们越来越多的兴趣，即在太阳系之外，类似地球的水行星是多么常见。虽然类地行星通常被认为捕获了冰冷或富含水的微行星，但星云起源的原始大气本身可以通过大气中的氢与来自微行星或岩浆海洋的氧化矿物质的氧化而产生水。从热力学上讲，正常的氧缓冲剂产生的水的摩尔数与氢相当或更高。因此，原始大气可能高度富集水蒸气;然而，原始大气一直被认为具有太阳丰度。在这里，我们整合了这样一个丰富的大气层的亚地球嵌入在一个原行星盘周围的M矮星0.3 $M_\odot$的1D结构和调查的影响，水富集对大气的性质，重点是水量。我们发现，混合良好、高度富集的大气比太阳丰富的大气质量大几个数量级，即使是火星质量的行星也可以获得与现在地球海洋相当的水。虽然接近火星质量的行星可能会通过圆盘分散和光蒸发失去捕获的水，但这些结果表明，具有类似地球水含量的次地球比以前预测的要多。然而，类地行星究竟能获得多少水，并能保留多少水，以防止随后的损失，这取决于水的生产效率、在大气和岩浆海洋中的混合以及光蒸发，未来应对此进行详细的调查。
2020-06-16 astro-ph.EP
Early Bombardment of the Moon: Connecting the Lunar Crater Record to the Terrestrial Planet Formation
本文通过建立内太阳系撞击体动力学模型，揭示月球早期轰击主要由类地行星形成后遗留的岩石质星子造成，并解释了月球盆地记录的保存偏差及雨海晚期形成的概率。
2023-03-30 astro-ph.EP
High-resolution spectroscopy and spectropolarimetry of the total lunar eclipse January 2019
对月球外的地照的观测为测量大尺度地球大气提供了独特的机会。另一个机会是在月全食期间实现的，如果从月球上看，就像地球在太阳前面过境。因此，我们的目标是通过跟踪2019年1月21日月全食期间的太阳光谱来实现地球过境的透射光谱。第谷陨石坑的时间序列光谱是用波茨坦中阶梯偏振光谱仪（PEPSI）在大型双目望远镜（LBT）上以斯托克斯IQUV的偏振模式拍摄的，光谱分辨率为130000（0.06流明）。特别地，光谱覆盖了7419-9067 nm之间的光谱的红色部分。摄谱仪的曝光计被用来获得月食的光变曲线。在本影月食期间，月亮的亮度减弱了10.75等。我们发现两个分支的O $_2$ A带几乎完全饱和，以及一个强烈的增加H $_2$ O吸收在全食。深半影光谱显示，除了MnI的几条超精细结构线，甚至BaII的几条超精细结构线外，NaI 5890 nm的双重峰、CaII 8600 nm附近的红外三重峰和KI 7699 nm处的线都有显著的过量吸收。后两种元素的探测可能是由于非典型的太阳中心到边缘效应，而不是地球的大气层。在整个阴蚀过程中，Ca Ⅱ和KI的吸收仍然可见。在6.3 $σ$处探测到O $_2$ A带在本影日食期间0.12%的小的连续偏振。在日食内外都没有探测到O $_2$ A波段的线偏振或任何其他谱线特征。它将传输通过地球大气层和磁层期间的线偏振度的上限设定为$\approx$ 0.2\%。
2020-02-20 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Primordial N2 provides a cosmochemical explanation for the existence of Sputnik Planitia, Pluto
冥王星表面环境中N2的存在对于创造冥王星丰富的特征和过程至关重要。在这里，我们提出，在冥王星上观察到的N2中的氮原子是在冥王星形成期间以这种化学形式吸积的。我们使用新视野号的数据和模型来估计N2在以下外部储层中的含量：大气，逃逸，光化学和表面。总的外部库存推断是占主导地位的冰川片富含N2的冰在斯普特尼克平原，或大气逃逸，如果过去的逃逸速度比现在快得多。冥王星的大气层是一个可以忽略不计的N2储存库，N2的光化学破坏也可能没有什么后果。根据彗星和太阳的成分，对冥王星吸积的N2的数量进行了估计。结果发现，彗星模型可以解释在斯普特尼克平原的N2的量，而太阳模型可以提供一个大的初始库存的N2，这将使巨大的大气逃逸可能。这些证据可以被认为是支持冥王星N2原始起源的初步证据。然而，这两个模型都预测了比冥王星大气层高得多的CO/N2吸积比。可能的过程来解释“失踪的CO”，在这里给出定量的支持是分馏结晶从大气中导致CO埋在表面，和水的破坏反应的CO亚稳态热力学平衡在地下。原始N2作为冥王星氮的主要来源（相对于NH3或有机氮）的可吸收性可以使用未来对N2中14 N/15 N比率和36 Ar/N2比率的限制进行更严格的测试。
2018-05-23 astro-ph.EP
The impact of the Kasatochi eruption on the Moon's illumination during the August 2008 lunar eclipse
在月食期间，月球的变化主要是由于卫星穿过地球阴影时，地球大气层吸收的折射未散射阳光的变化。在地球的明暗分界线上散射的太阳光对月球的影响通常被认为是很小的。然而，我们对2008年8月16日月食光谱的分析表明，漫射阳光是波长小于600 nm的测量光谱的主要组成部分。这一结论得到了两个明显特征的支持，即光谱在短波长处的拖尾和氧碰撞复合物在两个附近波段的不相等吸收。我们的研究结果与2008年8月7日至8日阿拉斯加卡萨托奇火山爆发后在高纬度地区报告的火山云的存在是一致的。云既衰减了未散射的阳光，又适度地增强了散射的成分，从而改变了两种贡献之间的对比度。
2011-06-15 astro-ph.EP physics.geo-ph
The origin of the Moon within a terrestrial synestia
巨大撞击假说仍然是月球起源的主要理论。然而，目前的模型很难解释月球的成分和同位素与地球的相似性。在这里，我们提出了一个新的月球起源模型。高能、高角动量的巨型撞击可以产生一个超过共转极限（CoRoL）的撞击后结构，该极限定义了共转物体可能的最热状态和角动量。在一个典型的超CoRoL天体中，传统的地幔、大气和盘的定义都不合适，该天体形成了一种新型的行星结构，称为合星。使用冷却synestia结合动力学，热力学和地球化学计算的模拟，我们表明，卫星形成从synestia可以产生我们的月球的主要特征。我们发现，冷却驱动混合的结构，和冷凝产生的卫星轨道内的synestia，由数十条散装硅酸盐地球（BSE）蒸汽包围。小卫星和成长中的卫星被蒸汽加热，直到第一个主要元素（Si）开始蒸发并缓冲温度。小卫星在硅酸盐蒸发的温度和结构的压力下与BSE蒸汽平衡，建立了月球同位素组成和中等挥发性元素的模式。最终，冷却的合星体在月球轨道内消退，结束了月球吸积的主要阶段。我们的模型改变了月球起源的范式，从指定一个特定的影响方案，以实现月球形成synestia。在类地行星形成的末期，产生潜在的月球形成合星的巨大撞击是很常见的。
2018-02-28 astro-ph.EP
On the Efficacy of Ocean Formation with a Primordial Hydrogen Atmosphere
本文通过综合大气-岩浆洋模型检验地球海洋源自原始氢大气与岩浆洋氧化反应的假说，发现水形成因快速脱气和铁下沉导致的浮力稳定化而难以发生，表明氢溶解对海洋形成作用有限。
2025-08-13 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-ph
Survival of Primordial Planetary Atmospheres: Mass Loss from Temperate Terrestrial Planets
太阳系外行星质量损失的最广泛研究的机制是通过XUV电离的光蒸发，主要是在高辐射行星的背景下。然而，氢分子的EUV解离理论上也可以驱动低质量行星上的大气蒸发。对于早期地球这样的温带行星，撞击侵蚀预计将在传统的星子吸积模型中占主导地位，但在卵石吸积情景中会大大减少，允许其他质量损失过程成为主要贡献者。我们应用相同的处方光电离这种光解机制，并比较它的分析卵石吸积的情况下，质量损失的其他可能的来源。我们发现，有没有一个明确的路径蒸发的原始大气中的卵石吸积的情况下，早期地球类似物吸积。如果行星质量的1%被吸积为星子，撞击侵蚀可以去除约2，300巴的氢，而结合的光蒸发过程可以蒸发约750巴的氢。光解离可能是一个次要的，但质量损失的重要组成部分。类似的结果也适用于超级地球和迷你海王星。这种机制也可以优先从行星的原始大气中去除氢，从而与标准的干燥形成模型相比，留下更丰富的原始水。我们讨论了这些结果的影响模型的岩石行星形成，包括地球的形成和可能的应用，这种分析，从观测到的系外行星的质量损失。
2020-04-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Whole-disk Photometric and Colorimetric Phase Curves of Earth with the Clementine Lunar Orbiter
University of Arizona（亚利桑那大学）；University of Washington（华盛顿大学）；University of Idaho（爱达荷大学）；Johns Hopkins Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）
利用克莱门汀月球轨道器对地球的3744次观测，生成5个波段的整盘光度相位曲线，发现颜色变化最佳拟合含海洋镜面反射的模型，并解释无镜面反射时颜色仍符合预测的现象，强调高相位角观测对类地系外行星表征的重要性。
2026-09-30 astro-ph.EP
Formation of the Moon and Binary Asteroids
该研究提出多撞击模型解释月球、Charon和双小行星的形成，通过原始卫星盘和撞击过程解释月球铁含量低及碎片稳定轨道的现象。
2025-12-26 astro-ph.EP
Stellar flare-driven evolution of primordial early exo-Earth atmospheres: Insights from a Young M Dwarf Flare model
University of Oslo（奥斯陆大学）；National Solar Observatory, University of Colorado Boulder（美国国家太阳天文台，科罗拉多大学博尔德分校）；Department of Astrophysical and Planetary Sciences, University of Colorado（科罗拉多大学天体物理与行星科学系）；Laboratory for Atmospheric and Space Physics, University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室）；Rosseland Centre for Solar Physics, University of Oslo（奥斯陆大学罗森兰太阳物理中心）；Institute of Theoretical Astrophysics, University of Oslo（奥斯陆大学理论天体物理研究所）
研究通过结合年轻M型矮星耀斑模型与VULCAN化学动力学代码，探讨了年轻地球类行星大气的化学演化，分析了恒星耀斑对不同水汽含量大气的影响。
2026-05-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Was the Sun a Slow Rotator? -- Sodium and Potassium Constraints from the Lunar Regolith
虽然地球和月球在成分上大致相似，但两者之间的一个显着差异是月球样本中的中等挥发性元素明显减少。这通常归因于月球的形成过程，并证明了这些元素作为进化示踪剂的重要性。在这里，我们表明，古空间天气可能导致了月球表面相当一部分中等挥发性物质的损失，如钠和钾。风化层中剩余的钠和钾取决于太阳的原始旋转状态。值得注意的是，考虑到在月球样本中观察到的钠和钾的消耗程度以及太阳类似物活动随时间的演变所显示的联合限制，太阳很可能是一个缓慢的旋转体。由于年轻太阳的活动对早期太阳系的行星表面、大气层和可居住性的演化有重要影响，这是当时太阳活动环境的重要制约因素。最后，由于太阳活动在太阳系的前10亿年最为强烈，当时月球受到撞击物的撞击最为猛烈，因此太阳活动的演变也可能在月球地壳中得到记录，这将是一个重要的、保存完好的、相对容易获取的关于过去太阳系过程的记录。
2019-06-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Distribution of dust ejected from the lunar surface into the Earth-Moon system
目标。月球大气和尘埃环境探测器飞行任务上的月球尘埃实验探测到月球周围有一个不对称的尘埃云。我们研究了地月系统中逃逸出月球的颗粒的动力学及其构型。方法.我们使用一个合理的初始喷出物分布和大规模生产率喷出的尘埃。在动力学模型中考虑了太阳辐射压力和月球、地球和太阳的引力等各种力，并对尘埃粒子的运动轨迹进行了直接的数值积分。最终状态，平均寿命跨度，和逆行颗粒的分数作为粒子尺寸的函数进行计算。通过长期模拟得到了地月系统中的数密度分布。结果平均寿命取决于尘埃颗粒的大小，在$1\, \mathrm{μm}$和$10\, \mathrm{μm}$之间的大小范围内，平均寿命迅速增加。关于${3.6\times10^{-3}\,\mathrm{kg/s}}$（$\sim2\%$）从月球表面喷射出的粒子逃脱了月球的引力，它们在地球和月球之间形成了一个在$[10\,R_\mathrm{E},50\,R_\mathrm{E}]$范围内的非对称环面，该环面向太阳方向偏移。地月系统中有相当数量的逆行粒子。
2022-04-03 astro-ph.EP physics.space-ph
Hydrogen isotopic evidence for early oxidation of silicate Earth
形成月球的巨大撞击广泛地熔化和部分蒸发了硅酸盐地球，并将大量的金属送到地球的核心。岩浆海洋和上覆大气的后续演化已经被理论模型描述，但对这一时期的可观测约束已被证明是难以捉摸的。在这里，我们报告了岩浆海洋和水海洋时期原始大气的计算结果，并与观测建立了新的联系，以深入了解早期地球上挥发物的行为。当地球的岩浆海洋结晶时，它将大部分挥发物释放到原始大气中。岩浆海洋的氧化还原状态控制着释气挥发物的化学成分和原始大气中氢流失后残留的水海洋的氢同位素组成。虽然水会凝结并被保留下来，但分子氢不会凝结并可以逃逸，这使得大量（约10^2巴）的氢-如果存在的话-在这个时期从地球上丢失。由于逃逸的氢存量可以与早期海洋中的氢存量相媲美，因此相应的氘富集可以很大，其幅度取决于初始的氢存量。相比之下，一般认为陆地水有一个碳质球粒陨石来源，要求海洋保存该来源的同位素组成，通过H2损失经历最小的D-富集。这种最小的富集对与早期水海洋接触的原始H2的量设定了上限（pH 2 <20巴），意味着从岩浆海洋中放气的氧化条件，并表明地球地幔在晚期吸积期间为金属的化学再吸收提供了氧化剂。
2019-10-23 astro-ph.EP
Modification of the radioactive heat budget of Earth-like exoplanets by the loss of primordial atmospheres
类地行星内部放射性产热同位素的初始丰度是其热演化和相关构造以及可能演化为类地生境的重要驱动力。中等挥发性的元素K可以从岩浆海洋中脱气到H $_2$ -占主导地位的原始大气中，假设在气体盘蒸发时质量在0.55-1.0 $ M_{\rm Earth}$之间。我们估计这种释气，并让这些行星生长通过耗尽和非耗尽的材料，类似于相同的$^{40}$ K丰度的平均碳质陨石的影响，直到增长的原行星达到1.0 $M_{\rm Earth}$。我们研究不同的大气成分，并作为压力和温度的函数，计算的比例K吉布斯自由能最小化使用GGChem代码。我们发现，对于H $_2$ -包层和$\ge$ 2500 K的岩浆海洋地面温度，没有K冷凝物是热稳定的，因此脱气的$^{40}$ K可以在很大程度上填充到大气中。然而，由于岩浆海洋的翻转时间和有限的扩散到高层大气中的$^{40}$ K，从整个$^{40}$ K在岩浆海洋中可能只有一小部分可用于逃逸到太空。利用一个多组分流体动力学高层大气演化模型，进一步模拟了不同恒星极紫外活动下原始大气和拖曳的$^{40}$ K的逃逸率。我们的研究结果导致不同的产热元素的丰度在完全成长的行星，这可能会导致不同的热和构造历史的类地行星和他们的可居住性条件。
2022-09-29 astro-ph.EP physics.geo-ph physics.space-ph
A continuum from clear to cloudy hot-Jupiter exoplanets without primordial water depletion
已经发现了数千颗凌日系外行星，但迄今为止，对其大气层的光谱分析主要是少数系外行星和跨越相对较窄波长范围（如1.1至1.7 μm）的数据。最近的研究表明，一些热木星系外行星在其近红外光谱中的水吸收特征比预测的要弱得多。水信号的低幅度可以用非常低的水丰度来解释，这可能是一个迹象，表明水在行星形成位置的原行星盘中耗尽，但目前还不清楚这种耗尽水平是否真的会发生。或者，这些微弱的信号可能是云或薄雾遮蔽的结果，如在某些光谱中发现的那样。在这里，我们报告的结果，从10个热散射覆盖的波长范围0.3-5微米，这使我们能够解决光学散射和红外分子吸收光谱的比较研究。我们的研究结果揭示了一组不同的热彗星，表现出从清晰到多云的连续大气。我们发现，在光学和红外波长测量的行星半径之间的差异是一个有效的度量区分不同的大气类型。这种差异与水的光谱强度有关，因此在大气清晰的行星上可以看到强的水吸收线，而最弱的特征与云和薄雾有关。这一结果有力地表明，原始水在形成过程中耗尽是不可能的，云和霾是较弱的光谱特征的原因。
2015-12-14 astro-ph.EP
A primordial origin for the composition similarity between the Earth and the Moon
地月系统的大部分性质都可以用行星胚胎与生长中的地球在吸积过程后期的碰撞来解释。模拟显示，最终聚集形成月球的大部分物质来自撞击物。然而，对地球和月球同位素组成的分析表明它们非常相似。相比之下，其他太阳系天体的组成与地球和月球有很大不同。这对大撞击假设提出了一个重大挑战，因为形成月球的撞击物被认为在成分上也与原始地球不同。在这里，我们在一系列行星吸积的模拟中跟踪生长行星的进食区，以测量形成月球的撞击物的成分。我们发现，在同一模拟中形成的不同行星具有不同的成分，但巨型撞击物的成分在系统上与它们撞击的行星更相似。很大一部分行星撞击物对具有几乎相同的组成。因此，地球和月球在成分上的相似性可能是一次晚期巨大撞击的自然结果。
2015-02-25 astro-ph.EP
Crater Morphology of Primordial Black Hole Impacts
在这项工作中，我们提出了一个新的运动约束相对论紧凑的OSO暗物质，如原始黑洞（PBH），使用月球作为探测器。在太阳系的历史中，大约$10^{19} \textrm{ g}$到$10^{22} \textrm{ g}$的PBH可能足够丰富，足以与月球相撞。我们发现，撞击坑的PBH的配置文件不同于传统的撞击，并可能在高分辨率的月球表面扫描检测到现在可用。任何候选者都可以作为现场测量的地点，以确定在相遇期间可能在PBH附近形成的物质的高压相。虽然我们主要考虑PBH的暗物质，讨论推广到整个家庭的相对论性紧凑的候选人。此外，我们专注于月球，因为它已经被研究得很好，但同样的原理可以应用于我们太阳系中没有大气层的其他岩石天体。
2021-03-31 astro-ph.EP astro-ph.HE
Cometary impactors on the TRAPPIST-1 planets can destroy all planetary atmospheres and rebuild secondary atmospheres on planets f, g, h
TRAPPIST-1系统的独特之处在于它有一个由七颗类地行星组成的链条，这些行星位于其宜居带附近或之中。在本文中，我们研究了潜在的彗星撞击对TRAPPIST-1行星的影响，以及它们将如何影响这些行星的原始大气。我们考虑了大气质量损失和挥发性物质的释放，以评估任何种类的生命是否有机会发展。我们运行了N体模拟来研究潜在撞击彗星的轨道演化，以确定哪些行星更有可能被撞击以及撞击速度的分布。我们考虑了三种可能将彗星从类似于柯伊伯带或奥尔特云的外带（尚未被发现）抛入内区（即七颗行星所在的0.1au范围内）的情况：行星散射，Kozai-Lidov机制和银河潮汐。对于不同的场景，我们量化了每个行星的大气质量损失以及在系统的年龄内可以传递的挥发物质量，这取决于从外部带散射出来的质量。我们发现，由此产生的高速撞击可以很容易地破坏所有七颗行星的原始大气，即使从外层带散射的质量与柯伊伯带一样低。然而，我们发现最外层的行星f、g和h的大气层也可以很容易地被彗星挥发物补充（例如$\sim$，地球海洋质量的水可以被输送）。因此，这些情况意味着这些最外层行星的大气层可能比最内层行星的大气层更大，并且具有富含挥发物的成分。
2018-07-03 astro-ph.EP
Formation of secondary atmospheres on terrestrial planets by late disk accretion
最近，在主序星周围发现了气体盘，远远超过了通常的原行星盘寿命（即，> 10百万年），那时行星已经形成。这些主要由CO、碳和氧组成的气体盘似乎在具有微行星带（类似于我们的柯伊伯带）的系统中无处不在，并且可以持续数亿年。在这些气体盘中运行的行星将吸积大量的气体，这些气体将把它们的原始大气转变为新的次级大气，其成分与母气体盘相似。在这里，我们量化了多大的次级大气可以创建各种观察到的气体盘和广泛的行星类型。我们发现，在这个后期阶段的气体吸积是非常显着的，地球的大气质量的气体很容易吸积在类地行星在非常脆弱的气体盘。在稍微更大的磁盘，我们表明，大量的CO大气可以吸积，形成行星与亚海王星一样的压力。我们的新结果表明，具有高金属丰度和高C/O比的新的次级大气将在这些晚期气体盘中产生，重新设置从原行星盘阶段继承的原始成分，并为那些因光蒸发或巨大撞击而失去大气的行星提供新生。因此，我们提出了一个新的范例，形成的大气层在低质量的行星，这可以与未来的观测（JWST，ELT，ARIEL）进行测试。我们还表明，这种晚期吸积将在次海王星或冷的外行星中显示出非常清晰的特征。最后，我们发现吸积在晚期气体盘中产生空腔，这可以作为一种新的行星探测方法，用于距离主星几个金到几十个金的小质量行星。
2020-04-06 astro-ph.EP
Irradiation-driven escape of primordial planetary atmospheres II. Evaporation efficiency of sub-Neptunes through hot Jupiters
利用公开可用的一维光电离流体动力学代码ATES，我们着手研究行星引力势能（$ϕ_p\equiv GM_p/R_p$）和恒星X射线和极紫外线（XUV）照射（$F_{\rm XUV}$）对中度到高度照射的气态行星（从次海王星到热彗星）的蒸发效率（$η$）的综合影响。我们表明，（已知）存在一个阈值电位，高于该阈值电位，能量有限的逃逸（即，$η\simeq 1$）是无法达到的。对于$\log ϕ_p\gtrsim \log ϕ_p^{\rm thr}\approx [12.9-13.2]$（以cgs为单位），大多数能量吸收发生在离子通过光电子碰撞获得的平均动能不足以逃逸的地方。这导致蒸发效率随着$ϕ_p$的增加而直线下降。具有$ϕ_p\lesssim ϕ_p^{\rm thr}$的行星是否表现出能量有限的外流主要受恒星辐射水平的调节。具体而言，对于低重力行星，以上$F_{\rm XUV}\simeq 10^{4-5}$尔格厘米$^{-2}$的$^{-1}$ Ly $α$损失超过绝热和平流冷却和低重力行星的蒸发效率下降低于能量有限的近似，虽然仍然在很大程度上独立于$ϕ_p$此外，我们表明，而$η$增加为$F_{\rm XUV}$增加的行星以上$ϕ^{\rm thr}_p$，相反的是真实的低重力行星。这种行为可以通过检查作为大气温度的函数的平流和辐射损失的相对分数贡献来理解。这个新的框架，使一…
2022-04-06 astro-ph.EP
Earth shaped by primordial H$_2$ atmospheres
本文通过自洽热力学模型提出，地球的水、核密度亏损和氧化态均可由前身行星胚胎中富H$_2$原始大气与岩浆洋及金属核的平衡反应统一解释，为地球关键地球化学特征提供了与岩石行星形成过程一致的简单机制。
2023-04-16 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-ph
Hydrogen Greenhouse Planets Beyond the Habitable Zone
我们表明，碰撞引起的吸收允许分子氢作为一种不可冷凝的温室气体，以及酒吧或数十酒吧的原始H2-He混合物可以保持地面温度高于冰点的水远远超出了“经典”宜居带定义的CO2温室气体的气氛。利用一维辐射-对流模型，我们发现在一颗3个地球质量的行星上，40巴的纯H2可以维持280 K的地面温度，距离早型M矮星1.5天文单位，距离G型恒星10天文单位。忽略云和除H2外的气体吸收剂的影响，表面的通量将足以进行蓝细菌（在G星的情况下）或无氧光养生物（在M星的情况下）的光合作用。我们认为，原始大气的一至几百巴的H2-He是可能的，并使用氢逃逸模型表明，这样的大气可能会持续超过1.5 AU的M星，2 AU的G星，假设这些行星有保护磁场。我们预测微透镜行星OGLE-05- 390 L可能保留了H2-He大气，并且在距离其宿主M星约2.6 AU处可居住。
2011-04-29 astro-ph.EP
Loss and fractionation of noble gas isotopes and moderately volatile elements from planetary embryos and early Venus, Earth and Mars
在这里，我们讨论了目前的知识状态，如何大气逃逸过程可以fracketnoble惰性气体同位素和中等挥发性的岩石形成元素，填充原始大气，岩浆海洋相关的环境，和灾难性的脱气蒸汽大气。不同行星储存库中的同位素和挥发性元素的变化保持了有关大气逃逸，成分甚至吸积物质来源的信息。我们总结了我们的知识，大气同位素比，并讨论了最新的证据，原金星和地球捕获小H $_2$为主的原始大气，失去了EUV驱动的流体动力学逃逸后，磁盘分散。所有相关的热和非热大气逃逸过程，可以压裂各种同位素和挥发性元素进行了讨论。还讨论了大型行星撞击物对早期大气、地壳和地幔的侵蚀。此外，我们还讨论了中等挥发性的元素，如放射性产热元素$^{40}$ K和其他岩石形成元素，如镁，也可以从岩浆海洋，起源于大的行星胚胎和吸积行星的脱气和损失。脱气元素从质量为$\geq$ \，M $_{\rm Moon}$的行星胚胎中逃逸，或者由于逃逸的H原子的流体动力学阻力，这些H原子来自更大质量的胚胎中的原始或蒸汽大气。我们讨论了这些过程如何影响最终的元素组成和比例，如K/U，Fe/Mg的早期行星和它们的积木。最后，我们审查的建模工作，限制金星，地球和火星的早期演变，通过复制他们的测量今天的大气$^{36}$ Ar/ $^{38}$ Ar，$^{20}$ Ne/ $^{22}$ Ne稀有气体同位素比和同位素的作用，对水的损失及其连接到早期火星的氧化…
2020-11-02 astro-ph.EP
