类地大质量行星的地球动力学与火山活动速率
天体物理学
2009-07-24 v2
摘要
我们提供了质量从0.25到25倍地球、具有类地成分的行星上火山活动随时间变化的估计，作为预测系外岩石行星大气质量的一步。火山活动需要硅酸盐地幔的熔融。我们使用一个经过地球标定的热演化模型，结合标准熔融模型，探讨了对流驱动的减压地幔熔融对行星质量的依赖性。我们在此表明：(1) 在具有板块构造的大质量行星上，火山活动很可能在其主星的主序星寿命期间持续进行；(2) 地壳厚度（以及归一化到行星质量的熔融速率）对行星质量的依赖性较弱；(3) 停滞盖层行星“活得快”（在其热演化早期，熔融速率高于板块构造对应体）但“死得早”（熔融在几十亿年后停止）；(4) 板块构造可能无法在高质量行星上运作，因为会产生难以俯冲的浮力地壳；(5) 熔融是有效火山脱气的必要条件但非充分条件——挥发分优先进入最早、最深部的熔体，这些熔体可能比残余物密度更大，并在年轻的大质量行星上下沉到地幔底部。如果挥发分要到达地表，岩浆还必须在表面或近表面结晶，并且上覆挥发分的压力必须相当低。如果在天仓五星系中探测到火山活动，并且可以证明潮汐强迫很弱，这将是板块构造存在的证据。
引用
@article{arxiv.0809.2305,
title = {Geodynamics and Rate of Volcanism on Massive Earth-like Planets},
author = {Edwin S. Kite and Michael Manga and Eric Gaidos},
journal= {arXiv preprint arXiv:0809.2305},
year = {2009}
}
备注
Revised version, accepted by Astrophysical Journal