超热岩浆海行星大气中微量氢的影响：大气组成与逸散
摘要：岩石系外行星上一个岩浆海洋上面的微量氢 (远小于行星的质量) 如何改变大气化学和大气逃逸，我们使用了与气体平衡代码耦合的岩浆海洋的化学模型，使用能量限制模型计算大气逃逸。氢明显地改变了岩浆海洋上方的蒸汽的组成，即使只加入微量的 H ($\ll 10^{-6}$ 行星质量)。氢消耗了大部分氧化气体 (O$\_2$(g))，进而促进了金属和金属氧化物 (SiO, Mg, Na, K, Fe) 从岩浆海洋中的蒸发。通过相同的过程产生了大量的 H$\_2$O。在高氢压力下，大气中还形成了新的氢化物（如 SiH$\_4$）。在所有情况下，H，H$\_2$和H$\_2$O是主要的非金属挥发性物质。在 T$<$ 2000K 和低 H 含量下，钠是主要的大气金属物种，而在高 H 含量和低温下，铁是主要的，而在 T>3000 K 时，二氧化硅充斥着。我们发现大气中的 Mg/Fe、Mg/Si 和 Na/Si 比例与行星内部和恒星组成不同。因此，它们的确定可以约束行星的地幔组成和 H 含量。由于氢的存在促进了硅酸盐地幔的蒸发，可以想象一些高密度、辐射引起的外行星可能是以含氢行星形式开始的，并且它们的硅酸盐地幔的一部分蒸发了 (Si、O 和 Fe 直到几 $10 \%$)，随后由于氢的还原作用而丧失。即使是微量的 H 也可以改变大气的组成，并促使岩石行星的熔融硅酸盐地幔中的重元素向太空蒸发。
作者：S''ebastien Charnoz, Aur''elien Falco, Pascal Tremblin, Paolo Sossi, Razvan Caracas, Pierre-Olivier Lagage
论文ID：2306.05664
分类：Earth and Planetary Astrophysics
分类简称：astro-ph.EP
提交时间：2023-07-05