The Effect of UV Radiation from Flares on the Oxygen Chemystry in Low O2 Atmospheres of Potentially Habitable Planets Around M Dwarfs

Abstract

Flares are sudden emissions of energy produced in the stellar atmospheres Flares produced by M main-sequence stars are more energetic and frequent compared to flares from Sun-like stars. Here, we focus on the effects of a flare UV emission (100-350 nm) in the atmospheric chemistry of planets in the habitable zone (HZ) of their stars, particularly on the oxygen (O₂) and ozone (O₃) column depths. O₂ and O₃ are relevant as biosignatures and to protect life from UV radiation. In the present work, We use the 1-D coupled radiative-convective and photochemical model to simulate the effect of a single flare on Proterozoiclike atmospheres in the HZ of M dwarfs. Our results show the most significant depletion of 65% for the O₃ column depth for an atmosphere composed of 1% of the present atmospheric level for O₂

Resumen

Las fulguraciones son emisiones repentinas de energía producidas en las atmósferas estelares. Las fulguraciones de estrellas M de la secuencia principal (enanas M) son más energéticas y frecuentes que las fulguraciones de estrellas similares al Sol. Estudiamos el efecto de la emisión de radiación UV (100-350 nm) de una fulguración en la química atmosférica de planetas en la zona habitable (HZ) de sus estrellas, en particular en el oxígeno (O2) y ozono (O3). El O2 y O3 son relevantes como bioseñales y protegen la vida de la radiación ultravioleta. Con un modelo fotoquímico acoplado a un modelo radiativo-convectivo se hicieron simulaciones del efecto de una fulguración en atmósferas similares a las del Proterozoico. Nuestros resultados muestran que la merma de O3 más significativa es de 65% en atmósferas con 1% del nivel presente de O2.