El incontrolable efecto invernadero en los mundos hyceanos
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Temperatura superficial en función de la instalación entrante para diferentes inventarios de hidrógeno-helio. La introducción de capas inhibidas por convección cuando el contenido de humedad en el fondo de la atmósfera (BOA) es lo suficientemente alto (área naranja) provoca un rápido aumento en la temperatura de la superficie (y el contenido de humedad). Una vez que el fondo de la atmósfera es vapor puro (región rosa), la atmósfera se vuelve ópticamente espesa y el aumento de la temperatura de la superficie ya no está relacionado con un mayor enfriamiento, lo que provoca un estado de fuga. — astro-ph.EP
Los mundos Hycean son un subconjunto propuesto de exoplanetas sub-Neptuno con inventarios sustanciales de agua, océanos superficiales líquidos y atmósferas extendidas dominadas por hidrógeno que pueden ser favorables para la habitabilidad.
En este trabajo, nuestro objetivo es definir cuantitativamente el borde interior de la zona habitable de Hycean utilizando un modelo radiativo-convectivo 1D. Como caso límite, modelamos una envoltura seca de hidrógeno y helio sobre un océano superficial. Encontramos que 10 a 20 bar de atmósfera producen suficiente efecto invernadero para hacer que un océano superficial líquido sea supercrítico cuando es forzado con una instelación similar a la Tierra actual.
Al introducir vapor de agua en la atmósfera, mostramos que el límite de instelación del invernadero se reduce fuertemente debido a la presencia de capas superadiabáticas donde se inhibe la convección. Esto cambia el borde interior de la zona habitable de ≈ 1 AU para una estrella G a 1,6 AU (3,85 AU) para un mundo hyceano con un inventario de H2-He de 1 bar (10 bar). Para una estrella M, el borde interior se mueve de manera equivalente de 0,17 AU a 0,28 AU (0,54 AU).
Nuestros resultados sugieren que la mayoría de los objetivos de observación actuales en el mundo Hycean probablemente no soporten un océano de agua líquida. Presentamos un marco analítico para interpretar nuestros resultados, encontrando que el máximo OLR posible evoluciona aproximadamente inversamente al inventario de masa seca de la atmósfera.
Discutimos las posibles limitaciones de nuestro modelado 1D y recomendamos el uso de modelos 3D de resolución convectiva para explorar la robustez de las capas superadiabáticas.
Hamish Innes, Shang-Min Tsai, Raymond T. Pierrehumbert
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Materias: Astrofísica terrestre y planetaria (astro-ph.EP)
Citar como: arXiv:2304.02698 [astro-ph.EP] (o arXiv:2304.02698v1 [astro-ph.EP] para este lanzamiento)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.02698
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De: Hamish Innes
[v1] miércoles 5 de abril de 2023 6:45:58 p. m. UTC (857 KB
https://arxiv.org/abs/2304.02698
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