Calculating disequilibrium chemistry in exoplanet atmospheres remains a significant computational bottleneck in atmospheric retrievals. The increasing observational precision from facilities such as JWST and the Ariel mission requires including disequilibrium chemistry in these analyses. Previous studies have demonstrated that neural networks can emulate kinetic chemistry, although their spatial inductive bias does not align with the topology of chemical reaction networks. This study introduces a graph neural network surrogate that represents chemical species as nodes and temperature-dependent reaction rates as edges, thereby enabling information propagation along physically meaningful chemical pathways. The model is trained on atmospheres generated using the Venot+2020 chemical scheme and Guillot temperature-pressure profiles. The GNN accurately reconstructs disequilibrium abundances across the sampled parameter space and reduces the mean abundance error by a factor of approximately 3 compared to the previous U-Net model. When applied to transmission spectra, most predictions fall within the observational precision expected for JWST and Ariel, with only about 7% of test atmospheres exceeding a 20 ppm mean spectral error. Performance variations are primarily observed in chemically transitional regimes near a carbon-to-oxygen ratio of one and at low temperatures. An evaluation of the boundary-case planet WASP-39b demonstrates effective performance under a moderate domain shift. Perturbation analysis indicates that disturbances propagate along chemical connectivity rather than spatial adjacency, confirming that the architecture captures the structure of reaction networks. These results suggest that GNN surrogates provide accurate, computationally efficient predictions of disequilibrium chemistry, facilitating integration into the atmospheric retrieval pipeline.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

NeurIPS 2025|从层次化掩码的视角统一并增强 Graph Transformer
WWW 2020 开源论文 | 异构图Transformer
PaperWeekly
13+阅读 · 2020年4月3日
“推荐系统”加上“图神经网络”
机器学习与推荐算法
12+阅读 · 2020年3月23日
Graph Neural Networks 综述
计算机视觉life
30+阅读 · 2019年8月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
Fully-Convolutional Siamese Networks for Object Tracking论文笔记
统计学习与视觉计算组
10+阅读 · 2018年10月12日
Deep Image Prior:深度卷积网络先天就理解自然图像
极市平台
10+阅读 · 2017年12月5日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
49+阅读 · 2020年12月16日
VIP会员
相关主题
最新内容
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
6+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
6+阅读 · 10月13日
迈向更智慧的军事情报
专知会员服务
6+阅读 · 10月12日
《美国陆军2026年野战手册 2-0 情报》
专知会员服务
5+阅读 · 10月12日
《基于启发式算法求解武器-目标分配问题》
专知会员服务
7+阅读 · 10月12日
《美陆军最新条令出版物 2-0 情报》
专知会员服务
8+阅读 · 10月10日
电子战测试与训练靶场:战前验证战备状态
专知会员服务
3+阅读 · 10月10日
《美国陆军如何作战》46页最新报告
专知会员服务
10+阅读 · 10月10日
相关VIP内容
NeurIPS 2025|从层次化掩码的视角统一并增强 Graph Transformer
相关资讯
WWW 2020 开源论文 | 异构图Transformer
PaperWeekly
13+阅读 · 2020年4月3日
“推荐系统”加上“图神经网络”
机器学习与推荐算法
12+阅读 · 2020年3月23日
Graph Neural Networks 综述
计算机视觉life
30+阅读 · 2019年8月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
Fully-Convolutional Siamese Networks for Object Tracking论文笔记
统计学习与视觉计算组
10+阅读 · 2018年10月12日
Deep Image Prior:深度卷积网络先天就理解自然图像
极市平台
10+阅读 · 2017年12月5日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员