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冰巨星中的液态水海洋

天体物理学 2009-11-11 v1

摘要

得名恰当,冰巨星如小冰王和海王星含有大量水。虽然这种水不能存在于云层上方,但必须丰富地存在于深层内部。我们探讨了在云层上方至深层内部之间氢富层中是否存在液态水海洋。我们从假设的给定上层对流层压力处的温度开始,沿着湿绝热线向下追踪。气相中水对氢的混合比在云层上方较小,随深度增加。而在凝相中的混合比在云层上方接近 1,随深度而减小;这导致两种可能的结果。若在某一压力层级,气相中水的混合比等于深层内部的混合比,则该层级为云底。或者若凝相中水的混合比等于深层内部的混合比,则会出现液态水海洋表面。我们发现海王星相对于液态水海洋而言既太热(光层温度过高)又太干(深层内部水/气混合比过低)。若要形成液态水海洋,海王星的深层内部水/气比必须高于当前模型所允许的范围,19 万帕的密度也必须约为 0.8 g/cm³。这种高密度与海王星飞掠期间获得的引力数据不一致。随着海王星的冷却,液态水海洋出现的概率将增加。Extrasolar "热冰巨星",它们似乎向父星迁移,除非几乎全部蒸发其深层内部的氢和氦,否则不能孕育液态水海洋。

关键词

引用

@article{arxiv.astro-ph/0609723,
  title  = {Liquid Water Oceans in Ice Giants},
  author = {Sloane J. Wiktorowicz and Andrew P. Ingersoll},
  journal= {arXiv preprint arXiv:astro-ph/0609723},
  year   = {2009}
}

备注

31 pages, 11 figures, accepted for publication in Icarus