Stratosphären-Tagesseite

Die Bestimmung der Bewohnbarkeit und die Interpretation zukünftiger atmosphärischer Beobachtungen von Exoplaneten erfordert ein Verständnis der atmosphärischen Dynamik und Chemie aus einer 3D-Perspektive.

Frühere Studien haben eine erhebliche räumliche Variabilität in der Ozonschicht synchron rotierender M-Zwergplaneten gezeigt, wenn man von einer erdähnlichen anfänglichen Atmosphärenzusammensetzung ausgeht. Wir verwenden ein 3D-gekoppeltes Klima-Chemie-Modell, um diese Ozonverteilung zu verstehen und den dafür verantwortlichen Mechanismus zu identifizieren.

Wir dokumentieren einen bisher nicht berichteten Zusammenhang zwischen den Ozonproduktionsregionen auf der photochemisch aktiven Taghalbkugel und der Nachtseite ohne Sternstrahlung und damit ohne Photochemie.

Wir stellen fest, dass die stratosphärische Umwälzzirkulation von der Tag- zur Nachtseite ozonreiche Luft zur Nachtseite befördern kann. Auf der Nachtseite sinkt an den Standorten zweier quasistationärer Rossby-Wirbel ozonreiche Luft ab, was zu einem Austausch zwischen Stratosphäre und Troposphäre und der Anreicherung von Ozon an den Wirbelstandorten führt.

Wir identifizieren den hemisphärischen Kontrast bei Strahlungserwärmung und -kühlung als Haupttreiber dieser Ozonzirkulation. Dynamisch angetriebene Chemie wirkt sich auch auf andere Tracerspezies in der Atmosphäre (gasförmige und nicht gasförmige Phase) aus, solange die chemische Lebensdauer die dynamische Lebensdauer überschreitet. Diese Ergebnisse veranschaulichen die dreidimensionale Natur der Planetenatmosphären und sagen räumliche und zeitliche Variabilität voraus, die sich auf spektroskopische Beobachtungen von Exoplanetenatmosphären auswirken wird.

Marrick Braam, Paul I. Palmer, Leen Decin, Maureen Cohen, Nathan J. Mayne

Kommentare: 13 Seiten, 12 Abbildungen, eingereicht bei MNRAS. Themen: Erd- und Planetenastrophysik (astro-ph.EP) Zitieren als: arXiv:2306.03004 [astro-ph.EP] (oder arXiv:2306.03004v1 [astro-ph.EP] für diese Version)EinreichungsverlaufVon: Marrick Braam [v1] Mo, 5. Juni 2023 16:14:32 UTC (2.281 KB)https://arxiv.org/abs/2306.03004Astrobiology

SpaceRef-Mitbegründer, Explorers Club Fellow, Ex-NASA, Auswärtsteams, Journalist, Weltraum- und Astrobiologie, ehemaliger Bergsteiger.