并非所有系外行星都能同等氧化的矿物学原因

从核到大气，行星中元素的氧化态塑造了其特征。氧逸度（fO$_2$）是表明这些可能氧化态的一个参数。对岩质系外行星大气的持续搜寻受益于对其组成合理多样性的理解，而这强烈依赖于其氧化态——若源自内部脱气，则依赖于其硅酸盐地幔顶部的 fO$_2$。该 fO$_2$ 在成分多样的系外行星间必然变化，但对于给定行星，其数值尚无约束，只要它取决于铁（主导的多价元素）在其 2+ 与 3+ 氧化态间的分配。此处我们关注影响地幔氧化程度的另一因素——一个即使在固定 Fe$^{3+}$/Fe$^{2+}$ 下也能调节 fO$_2$ 的因素——即行星的矿物学。仅特定矿物（如辉石）容纳 Fe$^{3+}$。此类矿物在地幔中占比越小，越富集 Fe$^{3+}$，从而提高 fO$_2$。矿物比例在行星内部随压力变化，在行星之间随总体成分变化。受观测宿主星难熔元素丰度约束，我们计算出仅由矿物学导致的系外行星地幔 fO$_2$ 最小变化跨度为至少两个数量级。该变化足以使直接脱气自这些地幔的 SO$_2$ 混合比改变百倍。我们进一步预测，在高 Mg/Si 恒星周围运行的行星更可能脱气出可探测量的 SO$_2$ 与 H$_2$O；而在低 Mg/Si 恒星周围，同等条件下更可能脱气出可探测量的 CH$_4$。即便缺乏 Fe$^{3+}$ 预算的预测，也可获得关于系外行星地幔氧化程度的一般性见解。