TRAPPIST-1 行星的内部结构与潮汐加热

TRAPPIST-1 系统拥有七颗行星，是迄今在单一系统中发现系外行星数量最多的系统。该系统具有天体生物学意义，因为其中三颗行星运行于这颗超冷 M 矮星宜居带内。假设行星由不可压缩的铁、岩石和 H$_2$O 组成，我们确定了每颗行星可能的内部结构。为确定每颗行星内部可能耗散的潮汐热量，我们基于行星成分，采用单一均匀黏度和刚度构建了潮汐热生成模型。除 TRAPPIST-1c 外，所有七颗行星的密度都足够低，表明存在某种形式的显著 H$_2$O。行星 b 和 c 因行星潮汐获得足够加热，得以在其岩石幔中维持岩浆海洋；行星 c 表面可能有硅酸盐岩浆喷发，这或可被下一代仪器探测到。行星 d、e 和 f 上的潮汐热流较低，但仍比地球平均热流高二十倍。行星 d 和 e 最有可能宜居。若行星 d 的反照率 $\gtrsim$ 0.3，则可避免失控温室状态。将行星质量确定在 $\sim0.1$ 至 0.5 地球质量范围内，将能确认或排除每颗行星中 H$_2$O 和/或铁的存在，并允许对每颗行星的热产生与传输建立详细模型。理解富冰行星 f、g 和 h 的地球动力学，需要能够自洽地平衡岩石与冰层中热产生与传输的更复杂建模。