所有原子和分子都在光譜中發(fā)出獨(dú)特譜線，譜線的細(xì)節(jié)取決于物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)(例如分子的振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)特性)以及它們?nèi)绾伪画h(huán)境激發(fā)。對(duì)這些特征的亮度、相對(duì)強(qiáng)度和形狀的測量，至少理論上使天文學(xué)家能夠重建這些環(huán)境的大部分基本特性，包括物質(zhì)的豐度、溫度、密度和運(yùn)動(dòng)。

是為了取得成功，科學(xué)家們需要定量準(zhǔn)確地知道溫度、密度等如何影響每個(gè)原子或分子的激發(fā)，以及每種物質(zhì)如何發(fā)出光作為響應(yīng)，例如，氧和氮分子的碰撞對(duì)氧分子的影響與氫的碰撞不同。

CfA天文學(xué)家開發(fā)并維護(hù)HITRAN(高分辨率傳輸)數(shù)據(jù)庫，這是一個(gè)診斷光譜參數(shù)的匯編，是計(jì)算從微波通過光譜紫外區(qū)大氣分子輻射的標(biāo)準(zhǔn)。近年來，隨著數(shù)千顆系外行星的發(fā)現(xiàn)，以及探測其大氣層和測量其成分的技術(shù)不斷改進(jìn)，HITRAN獲得了特別新的重要性。HITRAN通常被用來模擬這些奇異的大氣。例如，氧分子碰撞激發(fā)的分子氧吸收，被認(rèn)為是潛在宜居系外行星上的一個(gè)重要生物標(biāo)志物，但對(duì)這一吸收特征的檢測還不夠：它需要一個(gè)解釋。

CfA天體物理學(xué)家Tijs Karman、Iouli Gordon、Bob Kurucz、Larry Rothman和Kang Sun帶領(lǐng)一組同事更新了HITRAN，其中包含了許多構(gòu)建系外行星大氣模型所需分子的碰撞誘導(dǎo)吸收特性。關(guān)鍵分子種類包括氮、氧、甲烷、二氧化碳和氫，這些數(shù)值參數(shù)是從大量新實(shí)驗(yàn)室和理論論文中收集的，經(jīng)過驗(yàn)證后納入HITRAN數(shù)據(jù)庫。新的匯編在解決當(dāng)前需求方面走了很長的路，但是研究人員指出，需要更多的實(shí)驗(yàn)室和理論研究來包括其他影響，例如水，以及目前所包括的物質(zhì)同位素變異。

碰撞誘導(dǎo)吸收(CIA)現(xiàn)象的正確參數(shù)化對(duì)行星大氣精確建模至關(guān)重要。HITRAN光譜數(shù)據(jù)庫在一個(gè)專門的部分中提供了這些參數(shù)。該研究針對(duì)對(duì)HITRAN CIA數(shù)據(jù)進(jìn)行了顯著修訂和擴(kuò)展，以及現(xiàn)有對(duì)更廣泛的光譜和溫度范圍。數(shù)據(jù)庫現(xiàn)在包含了N2N2、N2H2、N2CH4、N2H2O、N2O2、O2O2、O2CO2、CO2CO2、H2H2、H2He、H2CH4、H2H、HHe、CH4CH4、CH4CO2、CH4He和CH4Ar碰撞對(duì)的CIA，還提出了從天體物理學(xué)角度消除剩余缺陷或缺乏數(shù)據(jù)的愿望清單。

博科園｜研究/來自：哈佛史密森尼天體物理中心

參考期刊《Icarus》

DOI: 10.1016/j.icarus.2019.02.034

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