水覆盖的板块构造与 stagnant lid 行星的碳循环与内部演化
地球与行星天体物理
2019-07-03 v1
摘要
目的：表面完全被海洋覆盖的行星的长期碳循环不同于现今地球，因为低效侵蚀导致风化速率强烈依赖于火山活动速率。本文中，我们研究这些行星在整个演化过程中的长期碳循环。方法：我们基于CO脱气、海底风化、变质脱碳和吸碳构建了长期碳循环的箱式模型，并将其与stagnant lid和板块构造行星的热演化模型相耦合。结果：所假设的海底风化速率与大气CO或表面温度的关系强烈影响两种构造体制下的气候演化。对于板块构造行星，大气CO分压以吸碳与脱气之间的平衡为特征，并取决于影响碳酸盐稳定性的俯冲带温度梯度。对于stagnant lid行星，部分熔融与脱气始终伴随脱碳，使得地壳与大气的总碳含量随时间增加。板块构造行星的初始地幔温度仅影响早期演化，而对stagnant lid行星表面温度的演化影响时间长得多。结论：两种构造体制下，地幔冷却均导致大气CO分压下降。对板块构造行星，这是由于避免地壳脱碳的俯冲带比例增加；对stagnant lid行星，这是由于脱碳深度增加。该机制可部分补偿因太阳光度随时间增加导致的表面温度上升，从而有助于长期维持行星宜居性。
引用
@article{arxiv.1905.12392,
title = {Carbon cycling and interior evolution of water-covered plate tectonics and stagnant lid planets},
author = {Dennis Höning and Nicola Tosi and Tilman Spohn},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.12392},
year = {2019}
}