巨型撞击：超级地球脱挥发分的高效机制

迷你海王星与贫挥发分超级地球在邻近宿主恒星的相邻轨道上共存，例如 Kepler-36 和 Kepler-11。为解释这种成分多样性，人们提出了若干形成后过程：恒星 XUV 辐射导致的质量损失、吸积物质的脱气，以及盘气体的原位吸积。内侧行星在行星形成的晚期也可能经历巨型撞击。本研究探讨了通过巨型撞击将富挥发分超级地球/迷你海王星转变为贫挥发分超级地球的可能性。我们展示了在吸积与破坏情形下的三维巨型撞击模拟结果。目标行星被建模为具有铁核、硅酸盐幔和氢/氦包层的三层结构。在破坏情形下，巨型撞击可立即移除大部分 H/He 大气，并使行星内部的难熔物质均质化。在吸积情形下，行星可保留超过一半的气态包层，而其内部经历双扩散对流时，成分梯度抑制了高效热传递。巨型撞击后，炎热且膨胀的行星缓慢冷却并收缩。延展的大气增强了由热压诱导的帕克风与恒星 XUV 辐射驱动的流体动力学逃逸所导致的质量损失。结果，在上述两种情形下，整个气态包层预计都会因这些过程的组合而丧失。我们提出 Kepler-36b 可能已通过巨型撞击显著脱挥发分，而 Kepler-36c 的大部分大气可能保持完好。此外，巨型撞击的随机性或可解释近邻超级地球与迷你海王星质量-半径关系的大弥散。