火山活动能否构建富氢早期大气？

岩质行星大气中的氢曾被用于论证通过 N2-H2 与 CO2-H2 温室效应扩展宜居带，并提供适于高效生成前生物分子的大气条件。在地球与超级地球大小的天体上，富 H2 的原初包层会迅速流失到太空中，火山脱气可作为氢源，前提是它与大气顶部的流失速率相平衡。在此，我们表明类地与类火星行星在相关的岩浆 fO2 范围内均可维持数个百分点的大气 H2 比例。一般而言，这要求氢逃逸的效率略低于扩散极限。我们使用岩浆脱气的热力学模型来确定哪些岩浆氧化程度、火山通量与氢逃逸效率的组合能够在行星的次生大气中积累可观的氢水平。在类似太古宙地球且岩浆 fO2 相近的行星上，我们推测大气氢的混合比可能在 0.2–3% 范围内。一颗喷发 around the Iron-Wustite (IW) 缓冲（即比太古宙地球低约 3 个 log fO2 单位）岩浆、但在其他方面具有与早期地球相似的火山通量和 H2 流失率的行星，可维持约 10–20% H2 的大气。对于早期类火星行星，其岩浆 around IW，但表面压力与火山通量范围低于地球，大气 H2 混合比可达 2–8%。在早期的火星上，该 H2 混合比或足以使行星脱冰。然而，这些结果对原生岩浆水含量和火山通量的敏感性表明，有必要改进对早期火星地壳循环效率和地幔水含量的约束。