所有外行星不能等量氧化的矿物学原因
摘要：从行星的核心到大气层，元素的氧化态决定了其特性。氧逸度（fO_2）是指示这些可能氧化态的参数之一。对于岩石类外行星大气层的持续搜寻受益于对它们构成可能多样性的理解，这种多样性在很大程度上取决于它们的氧化态 - 并且如果从内部放出的话，取决于其硅酸盐地幔顶部的fO_2。这种fO_2必须在组成多样性的外行星上变化，但对于给定的行星，它的值在如何在其2+和3+氧化态之间分配铁（占主导地位的多价元素）方面是不确定的。在这里，我们关注的是影响地幔的氧化程度的另一个因素 - 即使在固定的Fe^3+/Fe^2+下也会调节fO_2的因素 - 行星的矿物组成。只有某些矿物（例如辉石）包含Fe^3+。在较小的地幔比例中拥有这些矿物会使Fe^3+浓缩，增加fO_2。矿物组成根据压力在行星内部改变，在行星之间根据总体组成改变。根据观测到的母星耐火耐火物质丰度，我们计算了外行星地幔上至少两个数量级的fO_2变异的最小值，仅仅由于矿物学的原因。这种变异足以使直接从这些地幔放出的SO_2的混合比增加百倍。我们进一步预测，绕行高Mg/Si星的行星更有可能放出可检测到的SO_2和H_2O；对于低Mg/Si星，可检测到的CH_4，其他条件相等。即使没有Fe^3+预算的预测，我们也可以获得关于外行星地幔的氧化程度的一般见解。
作者：Claire Marie Guimond, Oliver Shorttle, Sean Jordan, John F. Rudge
论文ID：2308.09505
分类：Earth and Planetary Astrophysics
分类简称：astro-ph.EP
提交时间：2023-08-21