Understanding the surface temperature and interior structure of cold-to-temperate sub-Neptunes is critical for assessing their habitability, yet direct observations are challenging. In this study, we investigate the impact of water condensation on the atmospheric compositions of sub-Neptunes, focusing on the implications for JWST spectroscopic observations. By modeling the atmospheric photochemistry of two canonical sub-Neptunes, K2-18 b and LHS 1140 b, both with and without water condensation and with and without thick atmospheres, we demonstrate that water condensation can significantly affect the predicted atmospheric compositions. This effect is driven by oxygen depletion from the condensation of water vapor and primarily manifests as an increase in the C/O ratio within the photochemically active regions of the atmosphere. This change in composition particularly affects planets with thin H2-dominated atmospheres, leading to a transition in dominant nitrogen and carbon carriers from N2 and oxygen-rich species like CO/CO2 towards heavier hydrocarbons and nitriles. While our models do not fully account for the loss mechanisms of these higher-order species, such molecules can go on to form more refractory molecules or hazes. Planets with thin H2-rich atmospheres undergoing significant water condensation are thus likely to exhibit very hazy atmospheres. The relatively flat JWST spectra observed for LHS 1140 b could be consistent with such a scenario, suggesting a shallow surface with extensive water condensation or a high atmospheric C/O ratio. Conversely, the JWST observations of K2-18 b are better aligned with a volatile-rich mini-Neptune with a thick atmosphere.
Can Carbon Fractionation Provide Evidence for Aerial Biospheres in the Atmospheres of Temperate Sub-Neptunes?
对其他星球生命迹象的搜寻主要集中在类地行星上。然而，最近的研究认为，生命可能存在于温带亚海王星的大气中。在这里，我们评估二氧化碳同位素作为空中生命证据的有用性。碳同位素特别重要，因为代谢过程优先使用较轻的$^{12}$ C而不是$^{13}$ C。原则上，即将到来的詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）将能够光谱解析CO $_{2}$的$^{12}$ C和$^{13}$ C同位素，但不能解析CO和CH $_{4}$。我们模拟了观测CO $_{2}$同位素在H $_{2}$为主的大气中我们最近的（$< 40$ pc），温带（平衡温度为250-350 K）次海王星与M矮宿主星。我们发现$^{13}$ CO $_{2}$和$^{12}$ CO $_{2}$是可区分的，如果大气层是H $_{2}$为主的几个百分点的CO $_{2}$的最理想的目标与地球一样的组成的两个最丰富的同位素，$^{12}$ CO $_{2}$和$^{13}$ CO $_{2}$。由于类海王星的金属丰度为100 $\times$太阳能，C/O为0.55，我们无法在温带次海王星的大气中区分$^{13}$ CO $_{2}$和$^{12}$ CO $_{2}$。如果大气成分基本上遵循金属丰度标度，则在H $_{2}$占主导地位的大气中，CO $_{2}$的浓度将过低，无法区分CO $_{2}$同位素与JWST。相比之下，在较高…
Molecular mapping of an exoplanet with JWST: detection of NH$_3$ and HCN in the temperate super-Jupiter Epsilon Indi Ab
Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie（天体物理学与行星学研究所在）；École polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（巴黎综合理工学院，巴黎理工学院）；Observatoire de Paris（巴黎天文台）
利用JWST红外光谱和交叉相关技术，对直接成像的温带超级木星Epsilon Indi Ab进行分子测绘，可靠探测到NH3、H2O、CH4，并边缘性探测到CO2，验证了该方法在强恒星污染下的有效性。
Hydrocarbon Hazes on Temperate sub-Neptune K2-18b supported by data from the James Webb Space Telescope
University College London（伦敦大学学院）；Universite de Reims Champagne Ardenne（兰斯香槟阿登大学）；King’s College London（伦敦国王学院）；Osservatorio Astronomico di Palermo（巴勒莫天文台）
Transmission Spectrum of the Benchmark Temperate Exo-Neptune TOI-1231 b
School of Physics and Astronomy, Cardiff University（卡迪夫大学物理与天文学学院）；Institute of Astronomy, University of Cambridge（剑桥大学天文研究所）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Space Science Institute（空间科学研究所）
The Mid-Infrared Transmission Spectrum of the Temperate Sub-Neptune TOI-270 d
Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Institute of Astronomy, University of Cambridge（剑桥大学天文研究所）；School of Physics and Astronomy, Cardiff University（卡迪夫大学物理与天文学学院）；Space Science Institute（太空科学研究所）
Photochemical Production of CS2 in Temperate-to-Warm Gas Giant Exoplanet Atmospheres
University of Chicago（芝加哥大学）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；Carnegie Institution for Science（卡内基科学机构）
Investigating aerosols as a way to reconcile K2-18 b JWST MIRI and NIRISS/NIRSpec observations
Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux, Univ. Bordeaux, CNRS（波尔多天体物理学实验室，波尔多大学，法国国家科学研究中心）；ETH University, Center for Origin and Prevalence of Life, Department of Earth and Planetary Sciences（苏黎世联邦理工学院，生命起源与普遍性中心，地球与行星科学系）
JWST Exoplanetary Worlds and Elemental Survey (JEWELS) II: Condensation Temperature Trends and Galactic Chemical Evolution in JWST Planet-Hosting Stars
Tsung-Dao Lee Institute, School of Physics and Astronomy, & State Key Laboratory of Dark Matter Physics, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院、汤川研究所、暗物质物理国家重点实验室）；Department of Physics, King’s College London（伦敦国王学院物理系）；Department of Astronomy, Tsinghua University（清华大学天文系）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）
Three outstanding physical questions for K2-18 b and other temperate sub-Neptunes
Institute of Astronomy & Astrophysics, Academia Sinica（中央研究院天文及天文物理研究所）；HFML-FELIX（高频磁场设施-费利克斯实验室）；JHU Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）；ETH Zurich, Institute for Particle Physics & Astrophysics（苏黎世联邦理工学院粒子物理与天体物理研究所）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器中心）；Department of Earth and Planetary Sciences, University of California, Riverside（加州大学河滨分校地球与行星科学系）；Virtual Planetary Laboratory, University of Washington（华盛顿大学虚拟行星实验室）；Blue Marble Space Institute of Science（蓝大理石空间科学研究所）；Department of Astrophysics, IMAPP, Radboud University（拉德堡德大学IMAPP天体物理学系）；SRON Leiden（莱顿荷兰太空研究所）
Radiatively Controlled Thermal Stability of High-Altitude Clouds in Exoplanetary Atmospheres
Meikei Gakuen High School（明海学园高等学校）；Division of Science, National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台科学部）；Graduate Institute for Advanced Studies, SOKENDAI（SOKENDAI高等研究院）
Understanding the chemistry of temperate exoplanets atmospheres through experimental and numerical simulations
UVSQ Université Paris-Saclay, Sorbonne Université, CNRS（凡尔赛大学巴黎萨克雷大学、索邦大学、法国国家科学研究中心）；ETH University, Center for Origin and Prevalence of Life, Department of Earth and Planetary Sciences（苏黎世联邦理工学院，生命起源与普遍性中心，地球与行星科学系）；ENS-Paris-Saclay（巴黎萨克雷高等师范学校）
Three-dimensional transport-induced chemistry on temperate sub-Neptune K2-18b, Part II: the combined effects of atmospheric dynamics and chemical reactions
Max Planck Institute for Astronomy（马克斯·普朗克天文学研究所）；Department of Atmospheric and Oceanic Sciences, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院大气与海洋科学系）；Department of Physics and Astronomy, Faculty of Environment, Science and Economy, University of Exeter（埃克塞特大学环境、科学与经济学院物理与天文系）
The JWST Early Release Science Program for Direct Observations of Exoplanetary Systems V: Do Self-Consistent Atmospheric Models Represent JWST Spectra? A Showcase With VHS 1256 b
The JWST Early Release Science Program for Direct Observations of Exoplanetary Systems. VII. Molecular Mapping Performance with JWST/MIRI MRS: VHS 1256 b as a case study
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Observatoire de Paris（巴黎天文台）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Sorbonne Université（索邦大学）；Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux（波尔多天体物理学实验室）
A Dichotomy of the Mass-Metallicity Relation of Exoplanetary Atmospheres Demarcated by their Birthplace
Division of Science, National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台科学部）；Graduate Institute for Advanced Studies, SOKENDAI（综合研究大学院大学）；Astrobiology Center（天体生物学中心）；Department of Earth and Planetary Science, The University of Tokyo（东京大学地球行星科学系）；Department of Earth and Planetary Sciences, Institute of Science Tokyo（东京科学大学地球行星科学系）；UTokyo Organization for Planetary Space Science (UTOPS), University of Tokyo（东京大学宇宙行星科学研究组织）；Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen（格罗宁根大学卡普坦天文研究所）
Diversity in the haziness and chemistry of temperate sub-Neptunes
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；University of Oxford（牛津大学）；University of Chicago（芝加哥大学）；McGill University（麦吉尔大学）；University of Waterloo（滑铁卢大学）；NRC Herzberg Astronomy and Astrophysics（国家研究委员会赫茨伯格天文学和天体物理学研究所）；University of Victoria（维多利亚大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Cornell University（康奈尔大学）；University of Michigan（密歇根大学）；University of St Andrews（圣安德鲁斯大学）
The JWST Early Release Science Program for Direct Observations of Exoplanetary Systems VIII: patchy forsterite and enstatite clouds in the atmosphere of VHS 1256 b, retrieval lessons learned and outlook to the future
American Museum of Natural History（美国自然历史博物馆）；University of Hertfordshire（赫特福德大学）；Trinity College Dublin, The University of Dublin（都柏林三一学院，都柏林大学）；Universidad de Valparaíso（瓦尔帕莱索大学）；Millennium Nucleus on Young Exoplanets and their Moons (YEMS)（系外行星及其卫星年轻世代千年核（YEMS））；Universidad de Santiago de Chile（智利圣地亚哥大学）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
Chemistry of Temperate Super-Earth and Mini-Neptune Atmospheric Hazes from Laboratory Experiments
很少有实验工作来探索在与外太阳系或早期地球的大气成分或温度非常不同的大气中形成的光化学烟雾的性质。随着太阳系外行星的发现数量达到数千，这个未开发的相空间值得探索。这项研究提出了测量的化学性质的烟雾颗粒产生的实验室模拟系外行星大气。我们使用甚高分辨率质谱仪测量大气室实验中产生的固体颗粒的化学成分。检测到许多复杂的分子种类，其化学通式为C $_w$ H $_x$ N $_y$ O $_z$。我们检测的数据，包括单糖甘油醛，各种氨基酸和核苷酸碱基，和几个糖衍生物的分子式的益生元的利益。此外，实验性的系外行星霾类似物表现出不同的溶解度特性，这为进一步了解超级地球和迷你海王星大气中光化学霾的化学或物理变化的可能性提供了见解。这些系外行星模拟粒子可以帮助我们更好地了解化学大气过程，并提出遥远世界原位大气生物前化学的可能来源。
The JWST Early Release Science Program for Direct Observations of Exoplanetary Systems I: High Contrast Imaging of the Exoplanet HIP 65426 b from 2-16 $μ$m
Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；The University of Chicago（芝加哥大学）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Carnegie Institution for Science（卡内基科学机构）
