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Transitions in surface mineralogy of rocky exoplanets based on atmospheric types
Leon Sereinig
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Astronomy
Betreuer*in
Oliver Herbort
DOI
10.25365/thesis.79420
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-22842.80707.651976-5
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
In dieser Arbeit wurde die Interaktion zwischen Atmosphären und Oberflächen von Gesteins-Exoplaneten untersucht. Wegen der enormen Distanzen zu Exoplaneten sind diese mit heutiger Technologie nicht direkt auflösbar. Wenn eine Atmosphäre vorhanden ist dann kann diese unter Umständen die Oberfläche verdecken, was Beobachtungen der Oberflächenkomposition unmöglich macht. Über Transitbeobachtungen können jedoch Spektren gemessen werden, welche Rückschlüsse auf die atmosphäische Zusammensetzung erlauben. Wenn der Zusammenhang zwischen atmospärischer- und Oberflächenkomposition bekannt ist kann die Oberfläche indirekt beobachtet werden. Diese Arbeit untersucht den Zusammenhang zwischen atmosphärischer- und Oberflächenkomposition bei Temperaturen von 500 K bis hin zu 1000 K. Atmospähren wurden nach Typen klassifiziert, was die Ausweitung des etablierten Atmosphären-Typen Systems zu Temperaturen über 600 K verlangt. Dafür wurden Modelle im thermo-chemischen und Phasengleichgewicht von Atmosphären-Oberflächen Paaren berechnet. Diese Modelle sind inspiriert von erdähnlichen Kompositionen und von Gesteinen des Sonnensystems, unter anderem auch von zurückgeholten Asteroidenproben. Um die Vielfalt des Universums in den Modellen wiederzuspiegeln wurde ein atmosphärischer parameterbereich basierend auf den Elementen Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff (CHO) systematisch mit Atmosphären-Oberflächen Modell-paaren abgedeckt. Die Atmosphären und Oberflächen Interaktion wurde bei sechs Temperaturen untersucht, von 500 K bis 1000 K in 100 K Schritten. Eine Reihe an Oberflächenkondensate weisen eine klare Verbindung zum Typen der zugehörigen Atmospähre auf, darunter schwefel- und eisenhaltige Kondensate. Beide Kondensatgruppen bilden eine Sequenz in Redoxpotential, mit den schwefelhaltigen Kondensaten FeS[s], FeS2[s] und CaSO4[s]. Scharfe Übergänge der Oberflächenkomposition sind ident zu Atmosphärentypengrenzen im CHO Parameterbereich.
Abstract
(Englisch)
The surfaces of terrestrial exoplanets are currently unobservable because of the small sizes of the planets and the vast distances from our solar system. If an atmosphere is present, such observations become even more difficult, since the atmosphere obscures the surface. However, transit observations, where the exoplanet crosses its host star from our point of view, allow for measurements of an atmospheric spectrum and therefore determine the atmospheric composition. If the link between atmospheric and surface composition is understood, such transit observations could make the surface composition indirectly observable. This thesis investigates the nature of the link between atmospheres and crusts of terrestrial exoplanets at temperatures from 500 K to 1000 K. Atmospheres are classified by type, which necessitates the expansion of the established atmospheric type system to temperatures beyond 600 K. Thermo-chemical and phase equilibrium models of atmosphere-crust pairs were calculated. These models were inspired by rock compositions found on earth and bodies of the solar system, including asteroid sample return missions. To accurately model the universes possible diversity, multiple grids across an atmospheric parameter space, based on the elements carbon, hydrogen, and oxygen (CHO), were generated. The atmosphere-crust link was examined at six temperatures, ranging from 500 K to 1000 K in 100 K increments. Several crust compounds exhibited links to the atmospheres type, most notably sulphur containing compounds with a sequence of crust condensates existing contacting atmospheres from reducing to oxidising compositions: FeS[s], FeS2[s], and CaSO4[s]. Similarly iron containing compounds form a sequence in redox potential throughout the CHO atmospheric parameter space. Sharp transitions in crust compounds are visible at atmospheric type borders in the CHO atmospheric parameter space. These results bring the characterisation of crust compositions from atmospheric observations a step closer to reality.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Exoplanet Planet Gesteinsplaneten Oberfläche Atmosphäre Atmosphären Oberflächen Interaktion Atmosphären typen
Schlagwörter
(Englisch)
Exoplanet Planet Terrestrial Exoplanet Terrestrial exoplanet surface Atmosphere Atmosphere crust interaction Atmospheric types
Autor*innen
Leon Sereinig 
Haupttitel (Englisch)
Transitions in surface mineralogy of rocky exoplanets based on atmospheric types
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
v, 41 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Oliver Herbort
Klassifikation
39 Astronomie > 39.53 Planeten
AC Nummer
AC17669791
Utheses ID
77859
Studienkennzahl
UA | 066 | 861 | |