Abundant atmospheric methane from volcanism on terrestrial planets is unlikely and strengthens the case for methane as a biosignature
大量甲烷和二氧化碳的不平衡组合被认为是一种有希望的系外行星生物特征，可以用即将到来的望远镜如詹姆斯韦伯太空望远镜检测到。然而，很少有研究探讨了非生物的CH4和CO2的可能性和相关的上下文线索。本文利用热力学模型研究了类地行星上岩浆火山喷发是否能产生大气CH4和CO2。我们的模型表明，火山不太可能产生甲烷通量生物通量相比。不太可能的情况下，火山产生生物量的甲烷也产生大量的一氧化碳。我们表明，使用光化学模型，高非生物甲烷丰度火山将伴随着高CO丰度，这可能是一个可检测的假阳性诊断。总的来说，当考虑到已知的机制产生非生物甲烷的类地行星，我们的结论是，大气中的甲烷与二氧化碳的观测是很难解释没有生物的存在时，甲烷丰度意味着一个表面通量相当于现代地球的生物甲烷通量。少量或可忽略不计的CO丰度增强了CH4+CO2的生物特征，因为生命很容易消耗大气中的CO，而减少火山气体可能会导致CO在行星大气中积聚。此外，火山产生的富含甲烷的大气适合生命起源的困难可能有利于替代品，如撞击引起的还原性大气。
2020-10-30 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
Transient Sulfate Aerosols as a Signature of Exoplanet Volcanism
本文提出瞬态硫酸盐气溶胶可作为系外行星火山活动与地质活跃性的可探测特征，并论证未来JWST和E-ELT等望远镜有能力在10 pc距离上通过凌星透射光谱识别该信号，从而为系外行星宜居性和生命信号评估提供更稳健依据。
2015-04-17 astro-ph.EP
Interior heating of rocky exoplanets from stellar flares with application to TRAPPIST-1
许多不同光谱型的恒星，其行星位于宜居带内，已知会发出耀斑。到目前为止，研究恒星耀斑和相关的日冕物质抛射（CME）的长期影响的研究假设行星的内部不受行星际CME的影响，只考虑等离子体/紫外线相互作用对行星大气的影响。在这里，我们表明，磁通量进行耀斑相关的日冕物质抛射的结果在行星内部加热欧姆耗散，并导致各种内部-外部相互作用。我们构建了一个物理模型来研究这种效应，并将其应用于TRAPPIST-1恒星，其耀斑活动已被开普勒观测所限制。我们的模型是以随机的方式提出的，以考虑输入参数的不确定性和可变性。特别是对于最里面的行星，我们的研究结果表明，硅酸盐地幔中耗散的热量具有足够的幅度和寿命来驱动地质过程，从而促进TRAPPIST-1行星的火山活动和放气。此外，我们的模型预测，焦耳加热可以进一步增强行星的内在磁场相比，那些没有。伴随的火山活动和释气作用可以不断补充大气，从而减轻耀斑和日冕物质抛射直接影响造成的大气侵蚀。为了保持大气和地球物理模型的一致性，恒星耀斑和日冕物质抛射对近距离系外行星系统大气的影响需要结合对行星内部的影响进行研究。
2022-12-08 astro-ph.EP physics.geo-ph physics.space-ph
True polar wander driven by late-stage volcanism and the distribution of paleopolar deposits on Mars
火星上最年轻的极地沉积物的面积质心与邻近的古极地沉积物的面积质心偏移5-10度。我们测试的假设，偏移是真实的极移（TPW）的结果，固体表面相对于自旋轴的运动，造成的质量重新分配内或火星表面上。特别是，我们认为TPW驱动的晚期火山活动在晚期西方亚马逊。这一假设有观测和定性的支持：在北方和南方，观测到的偏移距离接近于塔尔西斯90度的大圆，正如塔尔西斯形成后极地漂移的预期。我们计算的规模和方向TPW映射后期熔岩的岩石圈厚度，熔岩厚度，喷发的历史，和以前的极地漂移事件的范围内产生的。如果塔尔西斯在赤道附近形成，那么位于赤道附近的化石旋转隆起的稳定作用导致预测的TPW <2度，太小而无法解释观测到的偏移。然而，如果塔尔西斯形成于远离赤道的地方，那么由低纬度晚期火山作用驱动的晚期TPW将为6-33度，这与从古极地沉积物的位置推断的结果相似。4.4+/-1.3x10^19 kg的年轻喷发熔岩可以解释Dorsa Corttea地层与现今南磁极的偏移。这一质量与先前基于绘图的估计是一致的，并意味着火山脱气释放的大量二氧化碳与目前大气中的二氧化碳类似。南极层状沉积与其他古极地沉积相反，偏离了自转轴。这可以用来自极乐世界下面的羽流的额外贡献来解释。最后，我们列出了TPW假设的观察检验。
2009-02-02 astro-ph.EP
Growth and evolution of secondary volcanic atmospheres: I. Identifying the geological character of hot rocky planets
在许多情况下，地球和超级地球大小的行星的地质只能通过它们的大气层来观察。在这里，我们调查次生火山大气作为大气如何反映行星地球化学的关键基础案例。我们耦合火山放气与大气化学模型来模拟热化学平衡下C-O-H-S-N大气的生长，重点是通过大气观测可以确定行星地幔fO $_2$和块状硅酸盐H/C比的信息。当地幔fO $_2$变化时，800 K火山大气形成了不同的成分组，这可以用一组（通常是次要的）指示种：O类，代表氧化地幔，含有SO $_2$和硫同素异形体; I类，由O $_2$的中间地幔形成，含有CO $_2$、CH $_4$、CO和COS;和R类，由还原地幔产生，含有H $_2$、NH $_3$和CH $_4$。这些大气类别对大范围的本体硅酸盐H/C比率具有鲁棒性。然而，H/C比率确实影响主要的大气成分，一旦化学成分稳定到不再随时间发生实质性变化的点，其可以在H $_2$、H $_2$ O和CO $_2$之间变化。这种最终的大气状态取决于地幔fO $_2$、H/C比和火山活动开始以来的时间。我们提出的大气类适合于热系外行星的封闭系统生长，并可用作未来研究的简单基础，探索其他开放系统过程对次级火山大气的影响。
2022-06-27 astro-ph.EP physics.geo-ph
Global modelling of the early Martian climate under a denser CO2 atmosphere: Water cycle and ice evolution
我们讨论了早期火星气候的3D全球模拟，我们假设一个微弱的年轻太阳和稠密的二氧化碳大气。我们包括一个自洽的水循环表示，大气-地面相互作用，大气传输，并考虑到CO2和H2O气体和云的辐射效应。我们发现，对于大气压力大于一个酒吧的一小部分，绝热冷却效应导致南部高原山谷网络地区的温度显着低于全球平均水平。长期气候演变模拟表明，在这种情况下，水冰从低洼地区被输送到高地，以获得广泛的轨道曲率，而不管塔尔西斯隆起的程度如何。此外，南极还形成了一个延伸的水冰帽，大致对应于诺亚纪/西方纪的Dorsa Cortea地层。即使对于多巴的CO2大气，条件也太冷，不允许长期的表面液态水。在某些地方，在温暖的夏季会发生有限的融化，但这只是在表面的热惯性和热惯性条件下，对水冰来说可能是不现实的。尽管如此，陨石撞击和火山活动可能会在这种条件下造成强烈的间歇性熔融。由于冰迁移到更高的海拔是一个强大的机制，为补给高原水源后，这样的事件，我们认为，这种全球零度以下，'冰冷的高地'的情况下，晚诺亚纪气候可能足以解释大部分的河流地质，而不需要调用额外的长期变暖机制或早期温暖，潮湿的火星。
2012-11-22 astro-ph.EP physics.geo-ph
Hubble WFC3 Spectroscopy of the Terrestrial Planets L~98-59~c \& d: No Evidence for a Clear Hydrogen Dominated Primary Atmosphere
附近明亮的M矮星L~98-59有三颗地球大小的行星。在描述这些行星周围的大气层时仍然存在的一个挑战是，我们无法先验地知道它们是否拥有任何大气层。本文利用HST/WFC 3的G141棱镜的近红外光谱资料，对L~98-59~c和L~98-59~d的大气进行了研究。对于这两颗行星，我们可以在$\sim$ 3~sigma的置信水平上拒绝由氢和氦主导的清晰大气的假设。因此，它们可能有一个以氢为主的原始大气层和一个不透明的云层，或者已经失去了以氢为主的原始大气层，重新建立了一个次要的稀薄大气层，或者根本没有大气层。我们无法使用目前的HST数据区分这两颗行星的这些情况。JWST的未来观测将能够证实L~98-59~c和d附近大气的存在并确定其组成。
2022-12-19 astro-ph.EP
Do the TRAPPIST-1 Planets Have Hydrogen-rich Atmospheres?
最近，TRAPPIST-1行星大气中的透射光谱显示出平坦且无特征的吸收光谱，这排除了无云的氢主导大气。围绕TRAPPIST-1运行的地球大小的行星可能有一个清晰或多云/朦胧的贫氢大气层。在本文中，我们调查是否建议的形成方案是一致的预期大气成分的TRAPPIST-1行星。我们研究了富氢气体的数量，TRAPPIST-1类行星从周围的磁盘吸积，直到磁盘分散。由于TRAPPIST-1行星被困在一个共振链，我们模拟磁盘气体吸积到一个迁移的TRAPPIST-1类行星。我们发现，在TRAPPIST-1b和1c中，吸积的富氢气体量分别为10 $^{-2}$ wt%和0.1 wt%，1d为10 $^{-2}$ wt%，1 e为1 wt%，1f和1g为几wt%，1h为1 wt%。我们还计算了长期的热演化的TRAPPIST-1类行星盘耗散后，估计质量损失的富氢大气驱动的恒星X射线和紫外线照射。我们发现，所有的吸积富氢大气可以通过流体动力学逃逸而丢失。因此，我们的结论是，TRAPPIST-1行星应该没有原始的富氢气体，但二级大气层，如金星和水蒸气，如果他们目前保留的大气。
2020-01-15 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
The Evolution of Stellar Rotation and the hydrogen atmospheres of habitable-zone Terrestrial Planets
在气态原行星盘内形成的类地行星可以积累大量的氢包层。由于XUV驱动的蒸发，这种大气的演变取决于宿主恒星的活动演变，而宿主恒星本身又敏感地取决于其旋转演变，因此也取决于其初始旋转速率。在这封信中，我们推导出一个简单适用的计算行星大气蒸发的方法，它结合了流体静力学低层大气和流体动力学高层大气的模型。我们发现，中心恒星的初始旋转速率是至关重要的行星大气的演变，可以确定如果一个行星保持或失去其原始的氢信封。我们的研究结果强调，需要一个详细的治疗恒星活动的演变时，研究行星大气的演变。
2015-11-11 astro-ph.EP
Theoretical Transit Spectra for GJ 1214b and Other "Super-Earths"
我们提出了新的计算过境光谱的超级地球，允许大气中的任意比例的常见分子物种和阴霾。我们用通用光谱测试这种方法，再现预期的系统学和吸收特征，然后将其应用于附近的超级地球GJ 1214 b，它产生了相互矛盾的观测数据，留下了富氢与贫氢大气和大气含水量模糊的问题。我们提出了具有代表性的过境光谱范围内的大气模型GJ 1214 b。我们的分析支持一个富氢的大气层与云或霾层，虽然一个贫氢的模式，少于10%的水是不排除的。然而，有几类模型被排除在外，包括没有雾的富氢大气，雾度约为0.01微米托林颗粒的富氢大气，以及主要吸收源不是水的贫氢大气。我们提出了一个观测测试，以区分富氢和贫氢大气。最后，我们提供了一个库的理论过境光谱的超级地球的参数范围广泛，以方便未来的比较与预期的数据。
2012-08-29 astro-ph.EP
Hydrogen dominated atmospheres on terrestrial mass planets: evidence, origin and evolution
数千颗高辐射、低质量的系外行星的发现使人们认为，大气逃逸是推动它们演化的一个重要过程。特别令人感兴趣的是，从最近的系外行星探测推断，有大量的低质量行星拥有重要的，氢占主导地位的大气，即使在质量低至$\sim 2$ ~M $_\oplus$。这些以氢为主的大气层的大小表明，这些包层一定是从出生的原行星盘中吸积而来的。这一推论与太阳系的类地行星相矛盾，因为类地行星在圆盘消散之前没有达到它们的最终质量，只有稀薄的氢占据了大气层。本文讨论了类地行星（$\lesssim$ 2~M $_\oplus$）大气中氢占主导地位的证据。然后，我们讨论了可能的起源和演化的这些大气层中所发挥的作用，重点是流体动力学大气逃逸驱动的恒星高能发射（X射线和EUV; XUV）。
2020-10-28 astro-ph.EP
Earth-Like: An education & outreach tool for exploring the diversity of planets like our own
Earth-Like是一个交互式网站和twitter bot，允许用户探索类地行星的全球平均地面温度的变化，这是由于表面海洋和出现的土地覆盖率，火山活动（脱气）的速度以及接收到的太阳辐射水平的变化。使用简单的碳-硅酸盐循环模型计算温度，以根据所选参数改变大气中的$\rm CO_2$水平。该模型可以实现一个温度范围超过$-100^\circ$ C到$100^\circ$ C通过改变所有三个参数，包括冻融循环的行星与我们今天的火山活动率和出现的土地部分位于外缘的宜居带。为了增加参与度，根据计算出的平均地面温度和选定的陆地比例和火山活动值，通过使用神经网络渲染动画地球来可视化地球。该网站和机器人可以在earthlike.world和twitter上找到@earthlikeworld。通过用户调查获得的初步反馈表明，类地球卫星有效地证明了行星性质的微小变化会对地表环境产生强烈影响。该项目的目标是增加对我们在寻找另一个宜居行星时所面临的挑战的理解，因为我们银河系内岩石世界的条件可能存在多样性。
2020-01-06 astro-ph.EP physics.ed-ph
Hydrogen Cyanide in Nitrogen-Rich Atmospheres of Rocky Exoplanets
氰化氢（HCN）是生产生命基石的关键原料分子。在富含N $_2$的气氛中形成HCN首先需要N-$\equiv$ N之间的三键被切断，然后氮原子找到碳原子.这两个任务可以通过光化学、闪电、撞击或火山作用来完成。生产可观量的HCN的关键要求是N $_2$的自由可用性和C/O $\geq 1$的局部碳氧比。我们讨论了HCN的化学机制，可以形成和破坏的岩石系外行星与地球一样的N $_2$含量和地表水库存，不同的氧化态的主要含碳的大气物种。HCN最容易在富含甲烷（CH $_4$）或乙炔（C $_2$ H $_2$）的气氛中产生，但也可以在CO占主导地位的气氛中以显著量（$> 1$ ppm）产生。甲烷对于HCN的产生不是必需的。我们展示了如何破坏HCN在CO $_2$丰富的气氛中严重依赖于约束不良的能量势垒HCN与原子氧的反应。我们讨论了我们的研究结果检测光化学产生的HCN的影响，集中在地球表面的HCN，其重要性的生命前化学。
2019-02-21 astro-ph.EP
Inversion of Hydrogen-rich Atmosphere and Water Content for GJ 486b
Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院云南天文台）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；International Centre of Supernovae, Yunnan Key Laboratory（超新星国际中心，云南省重点实验室）；Xinjiang Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院新疆天文台）；School of Physics and Astronomy, Sun Yat-sen University（中山大学物理与天文学院）；Center of CSST in the Great Bay Area, Sun Yat-sen University（中山大学大湾区子午工程研究中心）；International Centre of Supernovae (ICESUN), Yunnan Key Laboratory of Supernova Research, Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences (CAS)（超新星国际中心（ICESUN），超新星研究云南省重点实验室，中国科学院云南天文台）
研究通过反演GJ 486b的原始氢气大气和水库存量，探讨其与当前水含量的关系，发现水库与初始氢气大气存在强退化，且初始氢气大气可延迟水逃逸并减少所需水库存量。
2026-04-13 astro-ph.EP
Transient conditions for biogenesis on low-mass exoplanets with escaping hydrogen atmospheres
平衡温度低于地球的系外行星和形成后蒸发的原始氢大气应该会经历海洋可以在其表面形成的短暂时期，因为液态水可以在几千巴的压力下形成，H2-H2碰撞引起的吸收提供了显着的温室效应。过渡期的持续时间取决于行星的大小、初始H2存量和恒星类型，最长的过渡期通常发生在M类恒星周围的行星上。由于富含氢的大气中的还原化学物质很容易形成生命前化合物，这些行星上的条件可能有利于生命的出现。在这种条件下，任何新生生物的最终命运都将取决于它们适应（或改变）逐渐变冷的环境的能力。
2012-03-13 astro-ph.EP
Helium Atmospheres on Warm Neptune- and Sub-Neptune-Sized Exoplanets and Applications to GJ 436 b
温暖的海王星和次海王星大小的系外行星在轨道小于水星的被认为经历了广泛的大气演变。在这里，我们提出，这种大气演变的一个潜在结果是形成氦为主的大气。海王星和次海王星大小的系外行星的流体动力学逃逸率与氢的扩散限制逃逸率相当，因此逃逸受到氢和氦之间扩散分离的严重影响。因此，氦大气层可以从原始的氢-氦大气层通过大气流体动力学逸出行星而形成。氦气氛中的主要碳和氧物种的丰度与氢气氛中的非常不同，导致独特的透射和热发射光谱特征。特别是，氦主导大气的假设可以解释GJ 436 b的热发射光谱，这是一颗温暖的海王星大小的系外行星，同时也与透射光谱一致。该模型大气含有微量的氢、碳和氧，其中CO比CH 4占优势，是碳的主要形式。利用我们的大气演化模型，我们发现如果初始大气包层质量为1 E-3行星质量，流体动力逃逸可以在~ 100亿年内使大气中的氢丰度降低几个数量级。因此，对系外行星凌日的观测可能会探测到氦大气的特征，并探索小型系外行星的演化历史。
2015-05-09 astro-ph.EP
Hot Super-Earths with Hydrogen Atmospheres: A Model Explaining Their Paradoxical Existence
在本文中，我们提出了一种新的机制，可以解释氢气氛在一些热的超级地球上的生存。我们认为，在近轨道潮汐锁定的超级地球的潮汐力与轨道和旋转离心力可以部分地限制在夜面的大气。假设一个超级地球天体的大气层主要由火山物质和大量的氢成分组成，那么较重的分子可以被限制在$\lesssim 80^{\circ}$的纬度范围内，而挥发性的氢则没有。由于这种差异，氢必须慢慢扩散到白昼，在那里XUV辐射会破坏它。为了使这种机制生效，系外行星必须在失去其全部氢包层之前被潮汐锁定。因此，对于具有这种拟议配置的超级地球，有可能解决潮汐锁定和质量损失时间尺度，以限制其形成“出生”质量。我们的模型预测，巨蟹座55 e形成的日长约为$17-18.5$小时，初始质量小于$\rm \sim12 M_{\oplus}$，因此在其大气层完全破坏之前，它可以被潮汐锁定。相比之下，CoRoT-7 b是一颗与55 Cancri e非常相似但缺乏大气层的系外行星，其形成的日长与$\sim 20.5$小时显著不同，同时初始质量也小于$\rm \sim9 M_{\oplus}$
2020-01-14 astro-ph.EP
Thermal mass loss of protoplanetary cores with hydrogen-dominated atmospheres: The influences of ionization and orbital distance
我们调查的损失率的氢大气的类地行星的质量和轨道距离的范围内，假设恒星的极紫外线（EUV）的光度是100倍强于目前的太阳。我们应用一维高层大气辐射吸收和流体动力学逃逸模型，考虑电离，离解和重组计算氢的质量损失率。我们研究了电离、离解和复合对以氢为主的超地球热质量损失率的影响，并将结果与广泛用于质量损失演化研究的能量有限逃逸公式进行了比较。我们的研究结果表明，能量有限的公式可以在很大程度上过度或低估的氢质量损失率的量取决于恒星的EUV通量和行星的参数，如质量，大小，有效温度，和EUV吸收半径。
2016-02-23 astro-ph.EP
Fleeting but not Forgotten: the Imprint of Escaping Hydrogen Atmospheres on Super-Earth Interiors
本研究探讨了超级地球早期氢大气层逃逸对其内部化学组成和密度的持久影响，发现氢被封存导致内生产水并降低体密度，预测结果与观测一致。
2024-05-30 astro-ph.EP
Atmospheres as windows into sub-Neptune interiors: coupled chemistry and structure of hydrogen-silane-water envelopes
本文将H、Si、O物种化学平衡与大气结构模型耦合，发现亚海王星内部与大气相互作用产生大量硅烷和水，抑制了对流并形成更厚的非对流区，表明岩浆与氢作用即可产生内源水。
2023-06-21 astro-ph.EP
Narrow loophole for H2-dominated atmospheres on habitable rocky planets around M dwarfs
本研究评估了M矮星周围岩石行星通过火山放气和蛇纹石化维持H2主导大气的可能性，发现供应率远低于逃逸率，得出中等规模H2大气难以存在的结论。
2023-04-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Heating efficiency in hydrogen-dominated upper atmospheres
上下文加热效率被定义为净局部气体加热率与恒星辐射能量吸收率的比值。它在暴露于恒星软X射线和极紫外辐射（XUV）的行星上层大气的热逃逸过程中起着重要作用。目标。我们模拟了太阳系外气体巨星HD 209458 b以氢为主的高层大气中恒星XUV辐射的热逃逸相关加热效率。然后将模型结果与先前的热氢逃逸研究进行比较，该研究假设热效率值在10- 100%之间。方法.通过求解动力学Boltzmann方程，应用直接模拟Monte Carlo模型，研究了热层中的光解和电子碰撞过程。我们计算了恒星XUV通量的能量沉积率和伴随的初级光电子的能量沉积率，这些初级光电子是由高层大气中H2到H过渡区的电子碰撞过程引起的。结果如果包括光电子碰撞过程的参与，以氢为主的高层大气的XUV辐射加热不会达到高于主要热层高度的20%。结论.假设热效率值>= 20%的系外行星的氢逃逸研究可能高估了热逃逸或质量损失率，而假设值< 20%的研究可能产生更真实的大气逃逸率。
2014-09-02 astro-ph.EP
Formation of Early Water Oceans on Rocky Planets
具有硅酸盐地幔和金属内核的类地行星在吸积过程中很可能获得水和碳化合物。在这里，我研究了允许早期形成地表水海洋的条件（同时冷却到半地表条件），以及行星内部脱气进入大气层的时间轴。在岩浆海洋凝固结束时，行星最初挥发物预算的最大部分被脱气到大气中，只有一小部分原始挥发物通过后来的火山活动被释放到大气中。岩石行星在其地幔中与水共生，有两种机制产生早期的水海洋：第一，如果它们在其整体组成中与至少1至3质量%的水共生，则液态水可能在岩浆海洋凝固结束时被挤出到行星表面。第二，在初始水含量低至0.01质量%或更低时，在固化过程中产生大量的超临界流体和蒸汽气氛，其在冷却时坍塌成水海洋。这一过程所需的低含水量表明，岩石超级地球系外行星可能会在其最后一次主要吸积撞击后的数千万至数亿年内，通过大气层的崩溃，通常会产生水海洋。
2010-11-11 astro-ph.EP
The carbon-to-oxygen ratio: implications for the spectra of hydrogen-dominated exoplanet atmospheres
我们目前的结果从一维大气模拟调查的热结构，化学成分和传输和发射光谱的影响，不同的碳氧比（C/O），辐照氢为主的气氛。我们发现，大气的这些性质中的每一个都强烈地依赖于碳和氧的个体丰度（相对于氢）。我们证实了以前的研究结果，不同的化学平衡组成的结果，从不同的元素丰度，但具有相同的C/O比。我们调查的热结构和模拟光谱上的组合物的这种差异的效果。我们还使用PandExo工具模拟观测，并表明这些差异在当前（即哈勃太空望远镜）和未来（即詹姆斯韦伯太空望远镜）仪器的观测上是显著的。我们的结论是，重要的是要考虑整套的个别元素的丰度，相对于氢，而不是只有两个元素的比例，如C/O比，特别是当比较模型预测与观察到的传输和发射光谱。
2019-03-26 astro-ph.EP
Is pi Men c's atmosphere hydrogen-dominated? Insights from a non-detecton of Hy Ly-alpha absorption
限制超级地球到次海王星大小的行星的组成是理解行星形成和演化过程的优先事项。pi Men c代表了此类行星大气和成分特征的独特目标，因为它受到强烈照射，并且其体积密度与丰富的H2O一致。我们用哈勃太空望远镜的STIS仪器通过H i Ly-alpha透射光谱在pi Men c的高层大气中寻找来自光解H2/H2O的氢，但没有探测到它。我们设定1（3）个上限，有效行星与恒星的大小比RLy-alpha/Rearth=0.13（0.24）和0.12（0.20）。我们重建了恒星光谱，并估计Men c接收到约1350 erg cm-2 s-1的5-912-Angstroms能量，足以引起快速的大气逃逸。一个有趣的解释是，Men c的大气层主要是H2O或其他重分子，而不是H2/He。根据我们的模型，丰富的氧气导致更少的大气层，从中性过渡到离行星更近的电离氢。我们将我们的未探测与其他探测尝试进行了比较，并初步确定了两种行为：密度<2 g cm-3的行星（可能是氢主导的大气）导致H i Ly-alpha吸收，而密度>3 g cm-3的行星（可能是非氢主导的大气）不会导致可测量的吸收。研究一个强辐射的亚海王星样本可能会提供一些统计学上的确认，如果它表明它们通常不会形成扩展的大气层。
2019-12-14 astro-ph.EP
Hydrogenated atmospheres of lava planets: atmospheric structure and emission spectra
本研究针对热岩石超级地球的氢化大气，通过汽化模型与稳态大气模型计算大气结构与发射光谱，揭示氢对热逆温的影响及观测意义，提出观测目标筛选标准。
2024-01-26 astro-ph.EP
XUV exposed, non-hydrostatic hydrogen-rich upper atmospheres of terrestrial planets II: Hydrogen coronae and ion escape
研究了一颗典型M星（如GJ 436）的恒星风等离子体流与一颗类地行星和一颗半径为2 R地球、质量为10 M地球的“超级地球”（位于~0.24 AU的宜居带内）的富氢高层大气的相互作用.我们研究了在恒星XUV通量（软X射线和EUV）、恒星风密度和速度、行星障碍物形状（例如，磁层，电离层顶），以及行星拾取离子的损失对氢占主导地位的高层大气的演变。被认为是1，10，50和100倍的恒星XUV通量相比，今天的太阳和形成的高能中性氢云周围的行星，由于在各种恒星条件下的电荷交换反应已被建模。恒星风质子与行星氢原子之间的电荷交换，以及光电离，导致了最初来自行星的冷离子的产生。我们发现，所研究的行星的离子产生率可以在很大的范围内变化，从~1.0x10^{25} s^{-1}到~5.3x10^{30} s^{-1}，这取决于恒星风条件和假设的高层大气的XUV暴露。我们的研究结果表明，这些行星离子中的大多数很可能被恒星风带走并从行星上消失。最后，我们估计了所研究的行星的长时间非热离子拾取逃逸，并将其与热逃逸进行了比较。根据我们的估计，在一个行星的生命周期中，电离的氢原子的非热逃逸在~0.4地球海洋当量的氢（EO_H）到<3 EO_H之间变化，通常比热大气逃逸率小几倍。
2013-06-18 astro-ph.EP
A hydrodynamic study of the escape of metal species and excited hydrogen from the atmosphere of the hot Jupiter WASP-121b
本研究扩展一维高层大气流体动力学逃逸模型并耦合Ly$α$蒙特卡罗辐射传输，模拟热木星WASP-121b的金属物种与激发态氢，证明多吸收线分析可更强约束大气性质，且洛希瓣溢出驱动的高质量损失率对解释谱线展宽至关重要。
2023-04-14 astro-ph.EP
Uranus and Neptune are key to understand planets with hydrogen atmospheres
天王星和海王星是太阳系最后未被探索的行星。我表明，他们持有至关重要的关键，以了解大气动力学和结构的行星与氢大气。它们的大气是活跃的，风暴被认为是由甲烷冷凝提供燃料的，甲烷冷凝既非常丰富，又发生在低光学深度。这意味着将温度和甲烷丰度作为位置和深度的函数进行映射，将告诉我们对流如何在没有表面和冷凝物的大气中组织，这些冷凝物比周围的空气重，这是气体巨星的一般特征。利用这些信息将是必不可少的约束天王星和海王星本身的内部结构，也是木星，土星和许多具有氢大气层的系外行星。由于这些大气层的空间和时间可变性，需要一个轨道器。探测器将提供参考剖面，以消除远程观测所固有的模糊性。它还将测量稀有气体的丰度，这些气体可用于重建太阳系中行星形成的历史。最后，绘制行星的重力和磁场图对于限制它们的全球组成、结构和演化至关重要。
2019-08-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Ground-based detection of Calcium and possibly Scandium and Hydrogen in the atmosphere of HD 209458b
内容：自哈勃空间望远镜首次探测系外行星大气以来，由于大地校正技术的增强，从地面对系外行星大气的表征在分析此类大气中发挥着越来越重要的作用。目前，在HD 209458 b的大气中已经发现了几种物种，它们都与理论模型相一致。目的：重新分析使用斯巴鲁望远镜上的高色散摄谱仪获得的数据。我们希望在系外行星HD 209458 b的大气中发现新物种。除了阐明大气成分外，我们还将推导出系外行星大气中存在的吸收剂的径向延伸。方法：我们提出了一种替代的方法来纠正大地效应，通过分析的变化谱线与空气质量。为了搜索由于系外行星大气引起的反射，我们实现了一种算法，以自动搜索透射光谱中和数据中的波长范围内呈现大气特征的所有特征。为了估计不确定性，我们进行了自举分析。结果如下：在透射光谱中检测到由钙在6162.17 A和6493.78 A、钪在5526.79 A、氢在6562.8 A和钠双重态的跃迁引起的吸收过量，其水平为-0.079+-0.012%、-0.138+-0.013%、-0.059+-0.012%、-0.123+-0.012%、分别使用0.5A、0.4A、0.5A、1.1A和0.6A的通带，-0.071+-0.016%。结论：模型预测了钠共振双重峰中的强吸收，这在本分析中也是先前检测到的。然而，这是HD 209458 b中钙和可能钪的第一份报告，包括可能的氢地面探测。...（续）
2013-06-23 astro-ph.EP
Raman Scattering by Molecular Hydrogen and Nitrogen in Exoplanetary Atmospheres
在短可见光和近紫外波长下，系外行星大气层不透明的一个重要来源是光在分子上的瑞利散射。它伴随着一个相关的，但较弱的过程-拉曼散射。我们分析了反射光中的拉曼散射特征和系外行星的几何形状，这可以提供有关大气特性的信息。拉曼散射以下列方式影响行星的几何散射光谱。首先，它导致入射辐射中强吸收线的填充，从而在入射辐射中产生尖锐的峰值。其次，它使反射光中的光谱特征的波长偏移，从而引起所谓的拉曼鬼线。拉曼散射也可以导致宽带减少的光谱，由于波长移动的恒星光谱与红色的光谱指数。观测大气中的拉曼峰可以用来测量气体柱密度，从而限制大气中云的存在。观察拉曼鬼线可用于光谱识别大气中的主要散射体，甚至是在光学波长范围内不具有显著光谱特征的分子如H $_2$或N $_2$。如果被探测到，鬼线还可以提供有关大气温度的信息。在本文中，我们调查的影响，拉曼散射在氢和氮为主的大气。我们分析了现有和未来的观测设施探测拉曼散射的签名，并使用这些签名作为探测系外行星大气的可行性。
2016-09-07 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
Atmospheric retrievals suggest the presence of a secondary atmosphere and possible sulfur species on L 98-59 d from JWST NIRSpec G395H transmission spectroscopy
基于JWST NIRSpec G395H单次凌星透射光谱反演，发现超级地球L 98-59 d存在高平均分子量次生大气及含硫物种迹象，并探测到恒星污染，为未来分子探测奠定基础。
2024-08-28 astro-ph.EP
The Prospect of Detecting Volcanic Signatures on an ExoEarth Using Direct Imaging
本文通过气候模拟和0.2–2.0 μm直接成像光谱建模，评估系外地球大火成岩省喷发的可探测性，指出O₃吸收与光谱斜率的共同变化是最佳火山信号。
2023-09-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
In-situ Accretion of Hydrogen-Rich Atmospheres on Short-Period Super-Earths: Implications for the Kepler-11 Planets
最近发现的低密度超级地球的轨道周期短的动机，我们已经调查了原位吸积的H-He大气的岩石体嵌入在消散的温暖的磁盘，通过模拟准静态演化的大气连接到周围的磁盘。我们已经发现，大气演化有两个明显不同的结果，这取决于岩石体的质量：虽然大质量岩石体上的大气经历了失控的盘-气体吸积，但轻岩石体上的大气在盘扩散期间经历了显着的侵蚀。在大气侵蚀过程中，以往被忽视的岩体热含量起着重要作用。我们还认识到，在本研究中感兴趣的质量范围内，大气质量对盘温度相当敏感。我们的理论被应用到最近探测到的绕开普勒-11轨道运行的超级地球，以研究行星是岩石为主的相对厚的H-He大气层的可能性。该应用程序表明，原位形成的结构建模推断的相对厚的氢-氦气氛是可能的，只有在有限的条件下，即相对缓慢的磁盘耗散和/或凉爽的环境。这项研究表明，低密度超级地球为理解行星吸积和盘演化提供了重要线索。
2012-04-24 astro-ph.EP
The Atomic Hydrogen Cloud in the Saturnian System
旅行者号的飞越观测显示，土星磁层中存在着一个非常广泛的氢原子甜甜圈状分布。卡西尼号最近的观测证实了当地时间的不对称性，但也表明氢云密度随着距离土星的距离的减小而增加。从那时起，原子氢云的起源就一直存在争议。因此，我们对原子氢云进行了全球调查，考虑到所有可能的来源：1）土星大气，2）主环的H2大气，3）土卫二H2O和OH环，4）泰坦H2环和5）直接从泰坦逃逸的原子氢。我们表明，H喷射速度和角度分布修改的碰撞热H，产生的电子碰撞解离的H2，与周围的大气H2和H。这反过来又影响逃逸氢的形态，就像电离层电子分布的形态一样。土星大气层是一个重要的来源，这是因为H云的峰值远低于环平面，到目前为止，我们无法通过环H2大气层的离解或其他提出的来源来重现这一特征。我们的模拟表明，H直接从土卫六逃逸是外磁层的主要贡献。太阳辐射压和土星扁率共同作用形成的泰坦H环的形状可以解释泰坦轨道附近的局部时间不对称性。土卫二环面中H2O和OH的解离贡献在~5 RS内，但泰坦H2环面的解离没有贡献，因为释放了大量的能量。卡西尼号在5 RS内观测到的H的总数：我们的模拟结果表明~20%来自土卫二环面的解离，~10%来自环H2大气的解离，~50%来自泰坦H环面，这意味着~20%来自土星大气。
2013-02-13 astro-ph.EP
XUV exposed non-hydrostatic hydrogen-rich upper atmospheres of terrestrial planets. Part I: Atmospheric expansion and thermal escape
最近发现的低密度“超级地球”开普勒-11b、开普勒-11f、开普勒-11d、开普勒-11e，以及像GJ 1214 b这样的行星，代表了最有可能被致密的氢/氦包层所包围的行星，或者含有同样被致密的氢包层所包围的深层H2O海洋。虽然这些“超级地球”的轨道相对靠近其宿主恒星，但它们并没有失去捕获的星云富氢或脱气的富挥发性蒸汽原大气层。因此，估算一颗在主序星晚期的宜居带内运行的类地行星的大气氢损失的最大可能量是很有趣的。为了研究热层结构和逃逸，我们应用了一个一维流体动力学高层大气模型，该模型求解了具有地球质量和大小的行星和具有2 R_Earth和10 M_Earth质量的“超级地球”的质量、动量和能量守恒方程。利用恒星软X射线和极紫外辐射以及高层大气的膨胀计算了行星的体积加热率、温度、密度和速度结构以及与之相关的热逃逸率。此外，我们调查在何种条件下，这两个行星进入吹脱逃逸制度，因此可能会遇到的损失率接近的能量有限的逃逸。最后，我们讨论了大气演化的背景下，一般的类地行星的可居住性和影响的结果。
2013-06-18 astro-ph.EP
Resolved convection in hydrogen-rich atmospheres
本研究利用三维云分辨模型模拟富氢大气湿对流，验证Guillot湿度阈值对应对流层结构突变，揭示低平均分子量大气中云量变化规律及间歇性对流现象，为系外行星大气观测提供理论支撑。
2024-12-09 astro-ph.EP
A reduced chemical scheme for modelling warm to hot hydrogen-dominated atmospheres
考虑化学的三维模型是预测（外）行星和褐矮星大气的化学成分和解释未来望远镜观测的有用工具。最近朱诺号对木星对流层NH3分布的观测也表明，可能需要三维化学建模来限制太阳系巨行星的深层成分。然而，由于化学计算的高计算成本，3D化学建模迄今为止受到限制。在3D模型中包括化学动力学的解决方案是使用简化的化学方案。从这个角度来看，我们已经从Venot等人2012年的完整化学方案中开发了一个包含30种物质和181个可逆反应的简化方案。该方案准确地再现了可观察到的物种（H2O，CH4，CO，CO2，NH3和HCN）的垂直剖面，并具有很大的有效性范围。它可以用来研究所有类型的温暖大气，除了热的富C大气，其中含有大量的C2H2。它可以用于1D模型，用于快速计算，也可以用于热巨行星和棕矮星大气的3D模型。
2019-02-13 astro-ph.EP
Transit Ly-$α$ signatures of terrestrial planets in the habitable zones of M dwarfs
我们模拟了一个假定的地球大小的行星在M矮星GJ 436的HZ轨道上运行的Lya线中的凌日信号。我们估计了具有三种类型大气的外地球在Lya线上的过境深度：以氢为主的大气，以氮为主的大气和以氮为主的大气，其中氢的量等于地球。我们计算了他们在Lya线中产生的在途吸收。我们将其应用于由HST获得的GJ 436的过境Lya观测，并将计算的过境吸收与观测不确定性进行比较，以确定它是否可以检测到。为了验证该模型，我们还使用我们的方法来模拟在GJ 436 b过境期间观察到的深吸收特征，并表明我们的模型能够再现观测结果。我们使用DSMC代码来模拟行星外太空层。该代码包括几个物种和中性粒子和离子的痕迹。在DSMC模式的下边界，我们假设的大气密度，温度和速度获得的低层大气的流体动力学模型。我们发现，对于一个小的岩石类地行星在GJ 436的HZ轨道上运行，只有氢为主的大气层是勉强检测与STIS/HST。无论是纯氮大气层，还是以氮为主的大气层，在高层大气中的氢浓度与地球相似，都无法探测到。我们还表明，GJ 436 b的Lya观测可以很好地再现，假设氢主导的大气，无论是在Lya线的蓝色和红色翅膀，这表明温暖的海王星类行星是Lya观测的合适目标。如果类地行星绕非常近的恒星运行，或者如果有几个观测站，就可以在Lya线上观测到它们。
2019-03-06 astro-ph.EP
ALMA detection of hydrogen cyanide (HCN) in the atmosphere of Saturn
本研究利用ALMA band 7首次成功探测到土星大气中HCN的转动发射线，发现其东西边缘丰度分别为2.90 ppb和6.19 ppb，并指出HCN由甲烷和氨的光解作用形成。
2024-08-27 astro-ph.EP physics.bio-ph
Dynamic transition of supercritical hydrogen in gas giants: defining the boundary between interior and atmosphere
理解气体巨星的物理学需要了解氢在极端压力和温度下的行为。这些行星中的分子氢是超临界的，并且被认为是一种物理上均匀的状态，在这种状态下，液体和气体之间没有区别，并且所有性质都不会随着压力和温度发生显著或明显的变化，这种情况被认为低于离解和金属化转变。在这里，我们表明，在木星和土星，超临界分子氢经历了一个动态的转变约10 GPa和3000 K的“刚性”的液体状态的“非刚性”的气体状流体状态在弗伦克尔线最近提出的，伴随着所有主要的物理性质的质的变化。这一发现的后果进行了讨论，包括物理上合理的方式来划分内部和气体巨星的气氛。
2014-03-13 astro-ph.EP cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Escaping Particle fluxes in the atmospheres of close-in exoplanets: I. model of hydrogen
在用能量方程求解各组分的连续性方程和动量方程的情况下，建立了太阳系外行星高层大气氢质子原子混合物的多流体模型。利用该模型可以得到颗粒数密度、温度分布和速度结构。我们选取了两个特殊的天体HD 209458b和HD 189733b作为讨论样本，结果表明，模型预测的质量损失率与观测结果是一致的。耦合每个组分的最重要的物理过程是电荷交换，它使原子氢与质子紧密耦合。大部分从热彗星逃逸的氢是质子，特别是在年轻的恒星-行星系统中。研究发现，当质量损失速率大于$10^{9}$ g/s的数倍时，单流体模型可以描述颗粒的逃逸，而当质量损失速率小于$10^{9}$ g/s时，多流体模型由于颗粒间的解耦作用更适合描述颗粒的逃逸。我们发现，HD 189733b的预测的质量损失率的能量极限的假设是一个因素的10倍以上，由我们的模型计算，由于高电离度。对于几乎由质子组成的电离风，能量极限的假设不再有效。通过计算电离风质量损失率随紫外辐射通量的变化，拟合出电离风质量损失率与$F_{UV}$的函数关系。
2011-03-14 astro-ph.EP
A featureless transmission spectrum for the Neptune-mass exoplanet GJ 436b
GJ 436 b是一颗温暖的太阳系外行星，大约800 K，周期性地遮蔽其低质量（太阳质量的一半）的宿主恒星，并且是少数几个可以详细描述的海王星质量行星之一。先前的观测表明，它的大气中甲烷与CO的比例比在这些温度下以氢为主的大气模型预测的小100，000倍。最近的一项研究提出，如果行星大气中比H和He重的元素显着增加，这种不寻常的化学物质可以解释。在这项研究中，我们提出了补充观测GJ 436 b的大气层在过境期间获得的。我们的观测表明，这颗行星的透射光谱实际上是没有特征的，排除了无云、以氢为主的大气模型，其显著性极高，为48 σ。测得的光谱与位于约1毫巴压力下的高云或薄雾层或相对贫氢（3%的氢和氦质量分数）的大气成分一致。
2014-01-14 astro-ph.EP
How to identify exoplanet surfaces using atmospheric trace species in hydrogen-dominated atmospheres
次海王星（Rp~1.25-4 REarth）仍然是迄今为止最常被探测到的系外行星。然而，观测仍然很难判断这些中等大小的系外行星是否有表面以及它们的表面位于何处。在这里，我们建议，在这些亚海王星的可见大气中的痕量物种的丰度可以用作代理确定表面的存在和近似的表面条件。作为一个例子，我们使用了一个国家的最先进的光化学模型来模拟大气演变的K2- 18 b和调查其最终的稳态组成与表面位于不同的压力水平（Psurf）。我们发现地表位置对大气中痕量物种的丰度有显著影响，使它们显著偏离其热化学平衡和“无地表”条件。这一结果主要是因为表面的压力-温度条件决定了光化学产生的物质是否可以再循环回到其有利的热化学平衡形式并被输送回高层大气。对于K2- 18 b的富氢大气，我们确定了七种对表面存在最敏感的化学物质：氨（NH3），甲烷（CH 4），氰化氢（HCN），乙炔（C2 H2），乙烷（C2 H6），一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）。这些物质的观测丰度与非表面丰度之间的比率可以帮助区分浅表面（Psurf < 10 bar）、中间表面（10 bar < Psurf < 100 bar）和深表面（Psurf > 100 bar）的存在。这个框架可以与未来的观测一起应用于其他感兴趣的亚海王星。
2021-05-03 astro-ph.EP
Retention of water in terrestrial magma oceans and carbon-rich early atmospheres
大量的蒸汽和CO $_2$大气被认为是地球和类地行星的岩浆海洋放气。然而，这种气氛的形成取决于与熔融内部的挥发物交换，由挥发物溶解度和氧化还原反应控制。我们确定了岩浆海洋-大气系统的演化范围内的氧逸度，C/H比和氢的预算，包括氢（H $_2$ -H $_2$ O），碳（CO-CO $_2$），甲烷（CH $_4$）的氧化还原反应，和溶解度法律H $_2$ O和CO $_2$。我们发现，小的初始预算的氢，高C/H比，和氧化条件，抑制放气的氢，直到岩浆海洋结晶的后期阶段。因此，与岩浆海洋平衡的早期大气主要是富碳的，特别是富含CO的，除非在最氧化的条件下。H $_2$ O的高溶解度限制了其对低于$\sim$ 30\%的熔体部分的脱气，在该部分处，地幔从剧烈对流转变为具有熔体渗透的缓慢对流。惰性熔体渗透可以形成表面盖，将水截留在内部，从而保持富碳气氛（平衡结晶）。或者，有效的晶体沉降可以保持熔融表面，促进向富水气氛的过渡（分步结晶）。然而，额外的过程，包括熔体捕获和H溶解在结晶矿物，进一步合谋限制H脱气的程度，甚至对于分步结晶。因此，在岩浆海洋阶段，特别是在氧化条件下，大部分在吸积过程中输送到行星的水可以安全地隐藏在其内部。
2022-04-14 astro-ph.EP
Evolution of a Water-rich Atmosphere Formed by a Giant Impact on an Earth-sized Planet
本研究模拟地球质量行星巨撞击后H₂-He-H₂O大气的光致质量损失，阐明核心成分与大气质量分数如何决定富水大气的形成及轨道分布。
2023-09-27 astro-ph.EP
GD424 -- a helium-atmosphere white dwarf with a large amount of trace hydrogen in the process of digesting a rocky planetesimal
白矮星的光球金属污染现在被公认为是行星碎片吸积的标志。然而，在许多具有氦大气的白矮星中检测到的微量氢的来源仍然存在争议。在这里，我们报告的分析GD 424：金属污染，氦大气白矮星与大量的微量氢。我们使用混合分析确定大气参数，该分析将光谱学对大气成分$\log(\mathrm{H/He})$的灵敏度与测光和天体测量对有效温度$T_{\mathrm{eff}}$和表面重力$\log g$的灵敏度相结合。由此得到的白矮星质量、半径和冷却年龄分别为$M_{\mathrm{WD}}=0.77\pm0.01\,\mathrm{M}_{\odot}$、$R_{\mathrm{WD}}=0.0109\pm0.0001\,\mathrm{R}_{\odot}$和$τ_\mathrm{cool}=215\pm10$ Myr。我们确定并测量了11个光球金属的丰度，并认为吸积事件最有可能是在增加或稳定的状态，并中断的星子类似于无论是CI陨石或散装地球在其组成。我们认为，所观察到的$1.33\times 10^{22}$ g的微量氢在GD 424至少部分收购通过吸积的水丰富的行星碎片在较早的吸积插曲。
2020-12-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
Novel Physics of Escaping Secondary Atmospheres May Shape the Cosmic Shoreline
University of Oxford（牛津大学）
研究提出通过XUV辐射强度确定行星大气层逃逸，揭示次大气层逃逸机制及对地球类行星栖息地的影响。
2026-02-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Stability of Hydrides in Sub-Neptune Exoplanets with Thick Hydrogen-Rich Atmospheres
本研究通过激光加热金刚石压砧实验发现，氢在高温高压下会解离Mg-O键并生成氢化物和水，表明亚海王星的大气-岩浆相互作用能改变其矿物学特征、尺寸统计及大气化学。
2024-01-05 astro-ph.EP cond-mat.mtrl-sci
Atmospheric Chemistry of Secondary and Hybrid Atmospheres of Super Earths and Sub-Neptunes
本文构建统一理论框架，结合非理想气体与混合效应，计算超级地球和亚海王星次生及混合大气的释气化学，并指出CO₂/CO可诊断地幔氧逸度。
2024-01-22 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-ph
