Deposição de energia em atmosferas planetárias e exoplanetárias induzida por raios cósmicos

Os raios cósmicos podem alterar significativamente a abundância de certas espécies nas camadas superiores das atmosferas planetárias, especialmente em termos das suas bioassinaturas. Para compreender completamente a extensão deste efeito, é essencial modelar com precisão as interações dos raios cósmicos com os campos magnéticos planetários.

Usamos o código CosmicTransmutation para estudar o efeito de um campo magnético planetário no fluxo de raios cósmicos galácticos e partículas energéticas estelares. Descobrimos que ambas as fontes de partículas são significativamente afetadas por campos magnéticos, embora os efeitos sejam diferentes devido às variações nas faixas de energia que caracterizam cada fonte.

O fluxo de energia das partículas energéticas estelares é significativamente maior para um planeta semelhante à Terra sem campo magnético, mas com um campo magnético de 30\, $μ$T ou superior, o fluxo de energia das duas fontes torna-se comparável. Descobrimos que as pressões atmosféricas que os raios cósmicos atingem são significativamente inferiores às encontradas em estudos anteriores utilizando modelos mais simples e que o efeito da composição atmosférica neste resultado é pequeno.

Encontrámos resultados semelhantes utilizando o modelo do exoplaneta K2-18b, embora o raio seja significativamente maior que o da Terra. Como as duas fontes de raios cósmicos cobrem faixas de energia diferentes e, como resultado, são afetadas pelo campo magnético de maneiras diferentes, ambas as fontes devem ser consideradas.

Estudos futuros devem se concentrar na combinação de um procedimento de modelagem preciso da interação entre os raios cósmicos e os campos magnéticos planetários com modelos de química atmosférica. Isto exigirá modelos de circulação geral para capturar integralmente as dependências latitudinais e longitudinais.

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