火星及其他岩铁行星体的内部结构

本文展示了如何利用地球已知的岩石密度和核密度的若干特征，并采用富铁核的对流原理，求出多种岩铁行星体的内部结构。对流使核流体内部的密度梯度和温度梯度均最小化。若核流体密度在核幔边界处接近纯铁熔化密度，且在内核边界处取富铁熔体可能的最小密度，即可实现这一点。纯铁及含最大轻杂质铁的临界铁密度此前已借助朗道一级相变理论及最可靠的实验标度得到。行星内部密度通过以小径向步长迭代计算重力和压力得出。转动惯量因子亦被算出，且与已有精确测量的天体——月球、火星和水星——吻合良好。还对系外行星 Kepler-78b、K2-229b 和 Kepler-10b 进行了计算。它们的核中均显示富铁液体。较轻的太阳系天体无内核，但最重的两颗系外行星在内核之内有一纯铁最内核心。文中算出了半径-质量平面上生长内核的参数范围。内核生长伴随的磁场保护地球生命，系外行星亦然。这为指导搜寻生命时选择研究的系外行星提供了依据。