Астрохимия и астробиология

Фотохимия в атмосферах экзопланет земного типа

Дмитрий Вибе

2013-01-19 20:06:55

Hu, Seager и Bains в выпуске журнала Astrophysical Journal от 20 декабря 2012 года представляют модель фотохимических реакций в атмосферах экзопланет земного типа (см. препринт). Эта тема становится всё более актуальной, ибо наблюдения атмосфер экзопланет постепенно из фантастики превращаются в повседневную реальность. В работе Ху и др. речь идёт не о любых планетах, но именно о планетах земного типа, имеющих твёрдую поверхность, где важными для атмосферной химии оказываются процессы оседания. Это, разумеется, совсем не новое поле исследований, благо подобные тела в изоблии присутствуют в Солнечной системе, и их атмосферы допускают детальное исследование. Однако перенос существующих моделей на экзопланеты сталкивается с существенно более широким диапазоном как физических условий, так и свободных параметров, например, в описании вертикальной диффузии.

Авторы раюоты задались целью создать новую химическую модель, построенную на базовых химических и физических принцпиах, которая позволила бы согласованно моделировать самые разнообразные атмосферы планет земного типа. В модели в приближении плоско-пареллельной атмосферы учитываются химические процессы, а также вертикальная диффузия (турбулентная и молекулярная). Ценно, что в статье детально описана численная реализация процессов диффузии. В модели учитывается 111 молекул и аэрозолей с возможностью выбора их подмножеств для решения конкретной задачи. Эволюционные расчёты проводятся только для «медленных» компонентов. Содержания «быстрых» компонентов считаются равновесными для текущих условий. Детально описан подбор параметров реакций, в том числе, фотореакций.

Аэрозоли моделируются как частицы одного среднего размера, который является параметром модели. Переход молекулы в аэрозоль на данной высоте происходит при выполнении условия сверхнасыщения. Для аэрозолей помимо вертикальной диффузии учитывается ещё гравитационное оседание.

Граничные условия позволяют упрощённо (на уровне параметризации) учитывать убегание компонентой из атмосферы, их оседание на поверхность планеты и испарение с неё.

В статье описано тестирование модели на данных об атмосферах Земли и Марса, а также некоторые другие тестовые случаи.

Ответить

Вы должны войти, чтобы оставить комментарий.