分层对流是土星光度异常的起源

随着太阳系巨行星持续冷却和收缩，它们辐射的能量超过从太阳接收的能量。应用热力学第一和第二原理，可以确定它们在给定年龄的冷却速率、光度和温度。然而，对土星红外内禀光度的测量表明，这颗行星比其年龄预测的亮度要亮得多。这种过剩光度通常归因于氦在富氢包层中的不混溶性，导致富氦液滴的“雨”。然而，现有的演化计算表明，这种沉降过程释放的能量可能不足以解决这个难题。在这里，我们利用行星演化模型证明，土星内部存在分层对流（类似于地球海洋某些部分由成分梯度产生）显著减缓了其冷却。它可以在不调用任何额外能源的情况下，解释该行星当前的光度，适用于多种构型。这表明需要修正传统的巨行星均匀绝热内部范式，并质疑我们评估其重元素含量的能力。这增强了分层对流有助于解释系外巨行星异常大观测半径的可能性。