天王星和海王星的不同非均匀演化历史

我们提出了天王星和海王星的更新非绝热和非均匀演化模型，采用甲烷、氨、水和岩石的内部组成。遵循气态巨行星的形成趋势，应用了天王星和海王星的形成模型，其中两颗行星均以对流稳定的层开始。两颗行星在整个演化过程中都经历对流混合。与先前关于该主题的工作一致，天王星演化模型的内部热量通过较低初始熵下外部成分梯度的稳定性得以保留，其中对流混合在演化时间尺度上受到抑制。相比之下，如果海王星的初始熵足以使其包层对流混合，则其包层外部40%会发生均质化和绝热冷却。海王星演化过程中随后释放的内能，由其原始外部成分梯度的对流不稳定性驱动，解释了其相对于天王星更高的光度。本工作提出，天王星和海王星观测到的光度差异可以通过其外部包层的对流稳定性来解释。海王星广泛的对流混合可导致其外部区域比天王星具有更高的金属丰度，这一特征在大气测量中可见，并在先前海王星内部模型中有所展示。由于海王星更显著的冷却，我们的模型预测其包层中存在有利于氢-水不混溶的条件。