大气层作为窥探次海王星内部的窗口：氢-硅烷-水包层的耦合化学和结构
摘要：次型海王星型系外行星普遍被假设由硅酸盐富含的岩浆海洋和富含氢气的大气层组成。以前的研究已经证明，硅酸盐物质的挥发作用可以影响大气层的整体结构和范围。但是这些模型只考虑了在氢气大气中的SiO，而没有考虑它们之间的化学反应。在这里，我们将H、Si和O种类之间的化学平衡计算与大气结构模型相结合。我们发现，硅烷(SiH₄)和水(H₂O)在硅酸盐丰富的内部与富含氢气的大气层之间的相互作用中产生了大量的。这些物种在大气层中延伸较高，尽管它们的丰度在最热、最深的地区最大，例如，对于一个质量为4 $M_{oplus}$、平衡温度为1000 K、基础温度为5000 K和0.1 $M_{oplus}$氢包层的行星，在大气底部，硅物种和水可以占到大气层中数目的30%。由于这种丰度增加，我们发现在温度高于2500 K时对流会受到抑制。这个温度较低，意味着非对流区域比之前的模型中没有考虑大气化学反应的情况下更厚。我们的研究结果表明，仅通过岩浆和氢的相互作用就可以产生大量的内生水，而不需要吸收富含冰的物质。我们讨论了大气内外相互作用的特征可观测性以及未来研究方向，包括沉淀物悬浮和更复杂的化学网络。
作者：William Misener, Hilke E. Schlichting, and Edward D. Young
论文ID：2303.09653
分类：Earth and Planetary Astrophysics
分类简称：astro-ph.EP
提交时间：2023-07-05