地幔矿物学对岩石行星水储量的限制

岩石行星地幔中的名义无水矿物整体上可封存数个海洋的水量，从而对总体水储量给出约束。在此，我们根据组成矿物中受热力学限制的水溶解度预测地幔水容量。我们报告了由于（i）设定矿物学的宿主恒星难熔元素丰度、（ii）真实地幔温度情景以及（iii）行星质量导致的地幔水容量变化。我们发现，大到足以稳定钙钛矿的行星几乎无一例外具有干燥的下地幔，其上是高水容量的过渡带，可能充当行星内部水传输的瓶颈。由于定义下地幔的林伍德石—钙钛矿相边界压力对行星质量大致不敏感，上地幔储层的相对贡献将随行星质量增加而减小。因此大型岩石行星具有不成比例的小地幔水容量。实际上，我们的结果代表了行星地幔中初始水浓度剖面，即其原始岩浆洋为水饱和时的情况。我们提出，大量大质量岩石行星吸积的水预算中可观部分将在岩浆洋固化后立刻形成表面海洋或大气水蒸气，可能降低这些行星拥有陆地的可能性。本工作是理解行星深部水循环、由流变和熔融调控的热演化以及水世界频率的一步。