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类土卫六行星大气光化学霾的光学性质：碳源组成的控制作用

大气光化学,光学常数,雾霾,土卫六

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.29 行星大气

以土卫六为代表的富氮–甲烷大气天体，其高层大气中由光化学反应驱动形成的有机霾，在调控行星辐射收支、气候结构及观测信号方面发挥关键作用。太阳系内已发现多个类似土卫六大气（以氮气为主，含有少量甲烷和一氧化碳）的天体，太阳系外可能也存在大量类似大气的行星这些大气中CH₄和CO的浓度的变化（如行星形成差异、季节性演化或高度梯度等）可能显著影响霾的化学组成及其光学性质。然而，当前对于不同碳源条件下光化学霾光学常数（复折射率）的系统认知仍然缺乏，这已成为限制大气辐射传输模型及观测反演精度的关键瓶颈。

由于无法原位测量，实验室模拟是获取霾光学性质的主要手段。而已有研究在实验装置、能量源和反应条件上的差异，导致测量结果无法直接比较，缺乏统一的参数框架与系统性数据约束。本研究采用统一实验装置，在严格控制能量源、反应压强和温度条件下，系统开展不同比例CH₄/CO混合气体的光化学反应实验，测量实验得到的大气霾类似物的光谱特性，反演获得对应的复折射率，并建立霾光学常数随气体组成变化的系统关系。

研究结果表明，大气中CH₄和CO比例的变化显著影响霾颗粒的吸收与散射特性，进而改变其在可见光和红外波段的辐射效应，指示不同碳源条件下霾不仅对行星气候具有差异化的加热或冷却作用，同时也会显著调制大气光谱特征与观测信号。本工作提供了一套自洽且可比较的霾光学常数数据集，为类土卫六天体及相关系外行星大气的辐射传输模拟、气候建模及观测数据反演提供了关键基础参数约束。