停滞盖壳行星的氧化还原状态和内部结构对其长期可居住性的控制
摘要：寻找外星生命的一个重要目标是探测到外行星表面的液态水。在地球类行星上，火山排气是大气和表面水的重要来源，也是大气长期演化的主要因素。火山活动速率取决于内部演化和大气与内部之间的众多反馈过程，它们不断塑造大气成分、压力和温度。我们提出了一个综合的岩质外行星内部和大气耦合演化的一维模型，结合这两个储层之间的中心反馈过程。我们进行了超过28万次模拟，涵盖了广泛的地幔氧化还原状态、挥发物含量、行星质量、内部结构和轨道距离范围，以可靠地评估岩石行星表面水的形成、积累和保留。为了建立哪种类型的行星能够排气并在其表面维持水的保守基线，我们在这里着重研究停滞地幔行星。我们发现，只有铁-无石墨缓冲状态周围狭窄的地幔氧化还原状态范围才能形成导致长期适居条件的大气。在与地球地幔相似的氧化条件下，大多数停滞地幔行星最终会进入类似于金星的温室时期，由于强烈的二氧化碳排放。在更还原的条件下，排出的温室气体量通常过低，无法防止表面水结冰。此外，类似水星的大型金属核心的行星由于较低的火山活动能够在更广泛的轨道距离范围内维持适居条件。
作者：Philipp Baumeister, Nicola Tosi, Caroline Brachmann, John Lee Grenfell, and Lena Noack
论文ID：2301.03466
分类：Earth and Planetary Astrophysics
分类简称：astro-ph.EP
提交时间：2023-07-12