一次大気

一次大気は、惑星の太陽の降着円盤からのガス状物質の集積によって形成される惑星の大気である。木星や土星などの惑星には一次大気がある。一次大気は、地球にあるような二次大気に比べて非常に厚い。地球型惑星では、表面温度、原子の質量、惑星の脱出速度の組み合わせにより、一次大気は失われた。 ^[1]

太陽系の初期段階では、原始大気が形成され始めます。ガスと塵の雲が崩壊して恒星が形成されると、残った物質は恒星の周りを回転する円盤に平らになります。これを原始惑星円盤と呼びます。この円盤には、宇宙で最も豊富な元素である水素やヘリウムなどのガスが豊富に含まれています。^[2]

惑星は、この円盤内で集積のプロセスを通じて形成され始めます。塵と固体物質が合体して微惑星を形成し、最終的に原始惑星になると、これらの天体は重力を及ぼし始めます。これらの成長中の原始惑星の重力は、原始惑星円盤から周囲のガスを引き寄せます。特に円盤のより冷たい外側の領域で形成されるより大きな惑星は、より強力なガスのエンベロープを引き寄せることができ、厚い一次大気の形成につながります。^[2]

原始大気の成分は主に水素とヘリウムで、原始惑星系円盤の温度と領域に応じて、水蒸気、メタン、アンモニアなどの他の揮発性物質が微量含まれています。これらの大気は一般的に厚く広がっており、若い惑星を濃いガス層で包みます。^[2]

ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）による最近の観測は、太陽系外惑星の大気組成に関する画期的な知見をもたらしました。これは、一次大気と二次大気の両方を理解する上で極めて重要です。注目すべき例としては、太陽系外惑星WASP-39bの大気中の二酸化炭素（CO2）の検出があります。3.0～5.5マイクロメートルの波長範囲での透過分光法によって達成されたこの検出は、4.3マイクロメートルで26シグマの重要性を持つ重要なCO2吸収特性を明らかにしました。^[3] CO2は惑星大気中の金属濃縮の重要な指標であり、巨大ガス惑星の一次大気の形成プロセスに影響を与えるため、これらの発見は重要です。

JWSTのデータによると、WASP-39bの大気の組成には二酸化炭素だけでなく、水、一酸化炭素、硫化水素も含まれており、雲の不透明度は中程度で、メタンはほとんど含まれていないことが示唆されている。この組成は、太陽の10倍の金属量と放射対流熱化学平衡を仮定した1次元モデルと一致している。^[3] WASP-39bのような高温の巨大ガス惑星の大気中にこれらのガスが存在することは、太陽系の同様の巨大惑星の主要大気を形成した可能性のあるプロセスについての洞察を提供する。