高的二氧化碳分压降低了在大部分可居住地带的温带类地行星对二氧化碳扰动的敏感性


说明与太阳相同恒星的太阳系中可居住带内的轨道半径对气候稳定性的作用。每个面板中央的黄色恒星代表一个类似太阳的g型恒星。每个面板上的红色区域是类地行星可能处于不适宜居住的失控温室状态的区域,延伸至0.95天文单位。每个面板上的圆形蓝点和圆环代表地球的轨道,半径为1天文单位。在顶部面板中,橙色区域内适居带但之外的稳定区域,这意味着类地行星在这个地区将有可能温暖超过4 K 5000吸收二氧化碳扰动下,温度响应的基础上模拟初始化在T = 273.15 K。橙色区域从HZ的内缘(0.95 au)延伸到1.12 au。黄色区域表示在HZ范围内的行星在5000gtc扰动时的升温小于4k,而在5000gtc扰动时的升温大于4k,该区域从1.12 au延伸到1.20 au。绿色区域表示在赫兹范围内的行星在5000gtc或5000gtc的扰动下会经历不到4k的升温,从1.20天文单位到1.67天文单位。黑色区域超出了HZ的外边缘,从1.67 au开始。底部面板显示了温度变化作为5000 GtC微扰(左)和50000 GtC微扰(右)轨道半径的函数。

二氧化碳近乎对数的辐射影响意味着,在液态水宜居带(HZ)外边缘附近的行星,要保持有利于液态水在行星表面存在的温度,需要比在内边缘附近的行星多106倍的二氧化碳。

这种对数辐射反应也意味着大气中二氧化碳的变化在一定质量下会对二氧化碳分压较高的行星产生较小的温度影响。海洋pH值通过海水碳酸盐形态和碳酸钙溶解/沉淀与大气分压有关,初始分压越高,pH值对分压变化的响应也越弱。

在这里,我们使用理想化的气候和海洋化学模型来证明,在赫兹最内层的低二氧化碳分压行星上,二氧化碳扰动足以导致表面温度和海洋pH值的灾难性变化,但对高二氧化碳分压行星的影响可能要小得多。主要的外星化石燃料燃烧或火山二氧化碳出气high-pCO2行星mid-to-outer赫兹应该轻微或微不足道的影响在海洋表面温度和博士由于低二氧化碳分压,显生宙地球表面环境可能是类似的行星相比,异常波动instellation接收低。

R.J.格雷厄姆

评论:2020年11月30日提交;审核收到于2021年3月23日;2021年4月2日重新提交
科目:地球和行星天体物理学
引用as: arXiv:2104.01224EP] (or arXiv:2104.01224v1 [astro-ph.EP] for this version)
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来自:R.J.格雷厄姆
[v1]周五,2021年4月2日19:55:10 UTC (630kb)
https://arxiv.org/abs/2104.01224
天体生物学

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