プロキシマ・ケンタウリbの薄い大気

薄い大気は温暖化効果ガスも少ないから地球の６０倍の日射を浴びても涼しいはず。期待通り薄いかどうかは追加観測で分かることなので、待て続報。以下、機械翻訳。
プロキシマ・ケンタウリbの気候と居住のチュートリアルモデル：薄い大気が低い恒星フラックス与えられた熱を分散するのに十分です

（2016年8月25日に提出）
要約
プロキシマ・ケンタウリb地球サイズの我々の最も近くの恒星の隣人の住むに適した地域での惑星、がちょうど発見されたところです。 同時にウラの上の側面と大気の破たんが熱輸送によって相互に改善されているという日光の上の楽な温室のリスクが論じられる惑星を回転させることについての理論的な枠組み。 これは気候の単純な（指導）モデルを経由して展開されます。 これらはより低入射恒星束が少ない熱輸送、それほどさらに少なく大気の量、が必要とされることを意味することを示します。 プロキシマ・ケンタウリｂでの入射する恒星の光束は本当に低いです、そしてそれは、もしそれが若干の大気の損失をこうむったなら、居住性を強化するのを助けるかもしれません、あるいは低い激しやすい在庫から始まりました。
キーワード： 宇宙生物学 － 放射 転送 － 惑星と衛星：大気 － 星：少ない量－ 地球

１．イントロダクション
最近発表された系外惑星である プロキシマｂが （Anglada - Escud ´ｅおよびその他。 2016) 住むに適した地域で見いだされる最初の地球サイズの惑星として提示されました。 プロキシマ・ケンタウリ は、４.２光年離れていて、地球に最も近くの星です。 それは M5.5V の、 3050K と半径 0.14RSun の有効な温度を持っています。 Proxima ｂがｍSinｉ ＝ 1.3mEarth を持っています。 それは１１.２日間の軌道の上にいて、それほどその星から地球と同じぐらい多くのエネルギーがする６５％を受け取って、そしてそれで「住むに適した地域」にある（Anglada - Escud ´ｅおよびその他. ２０１６）. この発見の重要性はさらなるイントロダクションを必要としません。
Proxima ｂの居住性の多くの局面が Ribas およびその他によって取り上げられました。 （２０１６）そして Turbet およびその他。 後の焦点を合わせること後に（２０１６）（同時に発見の出版で ArXiv にポストされた）気候. Turbet およびその他。 （２０１６）大気大循環モデル（GCM）を可能性がある気候を設計するために使ってください。 この寄与で、私は Proxima の気候を調べる単純な、チュートリアルの、気候モデルを使って b. の対照的であるが、補足的なアプローチをとります。 これは私が気候システムの基本的な様相のために形成されている直観力に焦点を合わせて、そしてその居住性に関連した若干の（多分）重要な質的な局面を説明することを可能にします。
私はこの試験をＭスターの周りに同時に回転している惑星に適用できる理論の論議で始めます。 これのいくらかがレビューです、しかし私は同じく若干の新しい理論的なフレームワーク、私が日光側で楽な温室のリスクを考慮するところと低い恒星の光束の結果を導入するでしょう。
その後、私は単純なモデルを、低い恒星の光束という条件のもとで、はるかにより少ない大気の申請によってのエネルギーの再分配が住むに適した状態を維持することを必要とされることを示すために使うでしょう。 どんな大気でも高い XUV 不安定のために損失の危険があるかもしれないとすれば、これは十分に Proxima ｂが本当に住むに適しているという可能性を増やすかもしれません。
２．サーフェスの液体水を持っているためにＭ - スターズの周りに同時に惑星を回転させることについての居住性の上に、惑星が星からあまりに多くも、そしてあまりにも小さくもあるエネルギーを受けるべきではありません － それほど「恒星を取り巻く住むに適したゾーン」の基盤を形成します。 これをエネルギー fluxes あるいは circumstellar 距離、それの外に表面の液体水の存在が除外されるかもしれない境界、の量的な見積もりに変換することはそれで惑星の気候学の規準的な問題です。 内部のエッジは惑星を焼くであろう楽な水蒸気温室、あるいはＨの大規模な損失だけ（水から）それを dessicate するであろう宇宙にいずれかによって記述されるかもしれません。 例えば、ヴィーナスはおそらく楽な温室、そしてそれに続いて蒸発散を経験しました。 外縁において基本的な限界は、水以外の最有力の温室効果ガスであると考えられて、ＣＯ２の濃縮です。 大気中に、ＣＯ２雲が albedo （冷却の上の肯定的なフィードバック）を増やすでしょう。 もし濃縮物が表面において安定性があったなら、大気の破たんが後に続くでしょう。


低入射恒星束が少ないと冷たい温度を与えられて、これの開始は多分全球凍結を起こしている氷 - albedo フィードバックによって早められるでしょう（例えば、エイブ１９９３年； Kasting およびその他。 １９９３）.
若干の理論的な開発が追跡するであろうように、楽な温室はさらに記述されます。 大気中の水の量は温度に依存します、しかし水は温室効果ガスです、それで肯定的なフィードバックがあります。 水の深いコラムで、大気は熱の赤外線の範囲の向こう側に光学的に濃くなります。 ただ、表面ではなく、大気だけが熱力学のものによって設定された定数と水の radiative の特性に宇宙と放出レベル漸近面の熱にそれから発散するかもしれません。 従って、湿っぽい大気が発散することができる放射能（282W m の ? ２、 Goldblatt およびその他。の極度額があります ２０１３）. もしこれより多くの日光が平均して孤立したコラムによって、あるいは惑星によって吸収されるなら、その時楽な表面温暖化が起こります（例えば、シンプソン１９２７年；中島およびその他。 １９９２； Goldblatt ＆ワトソン２０１２年）. 地球の熱帯地方は放射能限界より多くの日光を吸収します。 楽な温室が３つの理由で避けられます：（１）ヒートは（２）不飽和空気のコラムが、曇りと albedo を増やして、放射能限度に対応する表面温度の周りにもっと多くの宇宙（Pierrehumbert １９９５）に向かっての放射能に（３）深い会議入会者を許す extratropics に輸出されます。
けれども同時に回転している惑星が第一位にいたの大気が暗い側でつぶれて、そしてそこにすべての volatiles を閉じ込めるであろうと推論されたのと同じぐらい住むに適steいない. エネルギーバランスモデルを持っているしかしながら、先駆的な仕事（Haberle およびその他。 1996) そして後に循環が設計する将官（GCM）（ジョーシーおよびその他. 1997) 大気の循環によってのエネルギー再分配が大気の破たんを妨げることができたことを示しました。 大気の熱輸送は、最初の近似に、表面の圧力（大気の量）に比例しています。 これはその後、通常惑星に焦点を合わせているさらなる GCM 研究が近代的な地球（ジョーシー２００３； Edson およびその他。と同じ傑出した不安定を受けるという状態で、詳述されました ２０１１；ヤンおよびその他。 ２０１３； Turbet およびその他。 ２０１６）. けれども１００の hPa の表面のプレッシャーを持っている大気が必要とされるはずです。
気候コインの裏面は日当たりがよい半球が楽な温室の可能性があるであろうということです、しかしこれはそれほど理論的でない注目を受けました。 Haberle およびその他。 （１９９６）エネルギーバランスモデルが温度から独立している固定されている温室効果を持って、それほど必ず楽な温室を避けました：これは多分暗いサイドの破たんのみに関して問題を枠にはめるのに役立ちました。 それにもかかわらず、破たんを妨げる熱輸送が楽な温室を避けることにおいて最有力の役割を果たすでしょう。 推進させてください、 GCMs が substellar ポイントの周りに全体の一面の雲の近くで示した最も有能なもののいくらか（ヤンおよびその他。 ２０１３）.
大気の厚さがレーリー散布、水の広くなっている圧力と希薄によって同じく居住性に関係があります。 もっと多くの大気、レーリーが四散して、太陽のスペクトルの青い終わりに albedo を増やすことによって、惑星を涼しくするほどもっと（レーリーを四散させているクロスセクションは前に逆数に比例しています周波数の力）. 逆に、もっと多くの大気の圧力が温暖化ガスの吸収ラインを広げて、そして惑星を暖めます。 効果が圧力のために支配する後者が少数のバー次第です（Goldblatt およびその他。 ２００９）. 最後に、もっと多くの大気が、水素エスケープを可能性が低くして、水蒸気を薄めるでしょう。
Proxima ｂ、近代的な太陽の定数の６５％、によって受けられた全体的な恒星光束は地球が太陽の主系列のスタートでさえ受けたより低いです。 深い 古気候 の規準的な問題は弱々しいヤングサンパラドックス（ザガン＆マレン１９７２）です：少ない太陽の定数にもかかわらず、地球はどのように氷 - albedo フィードバックとしつこいグローバルな glaciation を避けましたか？ （それを考慮に入れた気候 forcings の上に合意がないけれども、地質学の証拠が初期の地球が多くの場合氷なしでした（例えばニスベット１９８７年）ということです）。 けれども Proxima ｂが氷河の全体ではないでしょうか？
Ｍ星のスペクトルは、気象状態と居住性に影響を与えて、太陽と比較して遠くに赤字に移されます。 雪と氷はほとんど日光のウィーンのピークの頃に白いですが、Ｍ星排気のウィーンのピークにおいて暗いです、それで氷 - albedo フィードバックは消失します（ジョーシー＆ Haberle ２０１２）（同じく、同期的な回転物の上に、雪が unilluminatedな側で降るでしょう）。 ほとんど青い光が受け取られません、それで散布が（そのために）重要性がほとんどないレーリーは最高少数についてバーに圧力をかけて従わせます。 これらの効果の両方ともが弱く照らされた Proxima ｂにとって良い兆しを示します：住むに適した地域の外縁の近くで惑星を危険にさらす冷却メカニズムが適用されません。
しかしながら、 プロキシマ・ケンタウリ は、 XUV 不安定の比率で、照明弾星です、から太陽より高く輝き - ６０時 － を 放射 してください（Ribas およびその他。 ２０１６）. 惑星が受ける全体的なエネルギー不安定が気候を決定するのに対して、 XUV 不安定は 熱圏 を加熱して、そして大気の逃避を促進させるでしょう。 実質的な大気の敗北の危険は１レアルである（Ribas およびその他に大規模な論議を見ます. ２０１６とその中の言及）.
同じく大気の量に関して、Ｍ - 星の住むに適した地域惑星の最初の激しやすい目録は低いかもしれません（けれどもリッサウアー２００７年が、 Ribas およびその他に再び論議を見ます。 （２０１６））。
Proxima ｂのための気候と居住性問題は要約されるかもしれません。 惑星は同時に回転しているであろう、それほど暗い側で副次的な日光と大気の破たんの楽な温室の二重の危険にさらされます。 これらは前線から背中へと 移流の 熱輸送によって避けられることができます、そしてそれは大気の量に依存します。
しかしながら、 Proxima ｂが低い最初の激しやすい目録を持ったか、あるいは大気の損失をこうむったかもしれません。 全体的な傑出した不安定は低いです。 質問は提出されるかもしれません：ほとんど大気が十分なエネルギーを転送するのに十分ではないであろう方法 － そしてこれはどのように事件の傑出した不安定に依存しますか？

図１。 低い恒星の光束（上）と無風の場合のための有効な温度 / 表面温度（下）。 途切れがないラインのために
Ｓ ＝ 0.65S0 、打ち砕かれたライン forS ＝ S0 。 水平なラインは参考 fluxes と温度です：堅実な赤は楽な温室のために放射能限界です、点在していられる緑は地球の赤道において昼間の平均的な insolation です、青は水のために３重のポイント温度です


図２。 モデル温度（Ｓ ＝ 0.65S0 のための途切れがないライン、打ち砕かれたライン forS ＝ S0）。 明るいグレーの陰にされるエリアは穏当な表面温度です。 緑の陰にされるエリアが０.５以下しか比率を混ぜないで水蒸気に対応します。 垂直のグレーのラインはリファレンス advection パラメータ、 A0 ＝ Ｗｍ - ２つのＫ - １です。 圧力がまっすぐにＡで大きさを調整する注目。