Température de surface en fonction de l’installation entrante pour différents inventaires hydrogène-hélium. L’introduction de couches à inhibition convective lorsque la teneur en humidité au fond de l’atmosphère (BOA) est suffisamment élevée (zone orange) provoque une augmentation rapide de la température de surface (et de la teneur en humidité). Une fois que le fond de l’atmosphère est de la vapeur pure (région rose), l’atmosphère devient optiquement épaisse et l’augmentation de la température de surface n’est plus liée à une augmentation du refroidissement, provoquant un état d’emballement. — astro-ph.EP
Les mondes hycéens sont un sous-ensemble proposé d’exoplanètes sous-Neptune avec des inventaires d’eau substantiels, des océans de surface liquides et des atmosphères étendues dominées par l’hydrogène qui pourraient être favorables à l’habitabilité.
Dans ce travail, nous visons à définir quantitativement le bord intérieur de la zone habitable Hycean à l’aide d’un modèle radiatif-convectif 1D. Comme cas limite, nous modélisons une enveloppe sèche d’hydrogène-hélium au-dessus d’un océan de surface. Nous constatons que 10 à 20 bars d’atmosphère produisent suffisamment d’effet de serre pour rendre supercritique un océan de surface liquide lorsqu’il est forcé avec une instellation semblable à la Terre actuelle.
En introduisant de la vapeur d’eau dans l’atmosphère, nous montrons que la limite d’instellation de la serre est fortement réduite en raison de la présence de couches superadiabatiques où la convection est inhibée. Cela déplace le bord intérieur de la zone habitable de ≈ 1 AU pour une étoile G à 1,6 AU (3,85 AU) pour un monde Hycean avec un inventaire H2-He de 1 bar (10 bar). Pour une étoile M, le bord intérieur est déplacé de manière équivalente de 0,17 AU à 0,28 AU (0,54 AU).
Nos résultats suggèrent que la plupart des cibles d’observation actuelles du monde Hycean ne sont pas susceptibles de soutenir un océan d’eau liquide. Nous présentons un cadre analytique pour interpréter nos résultats, constatant que l’OLR maximum possible évolue approximativement inversement à l’inventaire de masse sèche de l’atmosphère.
Nous discutons des limites possibles de notre modélisation 1D et recommandons l’utilisation de modèles 3D de résolution de convection pour explorer la robustesse des couches superadiabatiques.
Hamish Innes, Shang-Min Tsai, Raymond T.Pierrehumbert
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Sujets : Astrophysique terrestre et planétaire (astro-ph.EP)
Citer comme suit : arXiv:2304.02698 [astro-ph.EP] (ou arXiv:2304.02698v1 [astro-ph.EP] pour cette version)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.02698
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Historique des soumissions
De : Hamish Innes
[v1] mer. 5 avril 2023 18:45:58 UTC (857 Ko
https://arxiv.org/abs/2304.02698
Astrobiologie
