巨行星中水与氢的混溶性计算
地球与行星天体物理
2015-06-01 v1
摘要
我们给出了液态水-氢混合物在 2 至 70 GPa 和 1000 至 6000 K 范围内的第一性原理模拟结果，覆盖了冰巨行星内部及气态巨行星外包层部分的条件。除计算压力和内能外，我们通过热力学积分推导了 Gibbs 自由能。对于所有考虑的条件，我们的模拟预测氢与水可按任意比例混合。该混合物的热力学行为可用理想混合近似很好地描述。我们提出，巨行星中相当大比例的水和氢可能以均匀混合形式存在，而非分层分离。混合的程度取决于行星的内部动力学及其形成条件，特别是当冰质星子被输送时存在多少氢。基于我们的结果，我们预测水-氢混合物在巨行星演化的任何阶段均不会发生相分离。我们还表明，若假设混合内部，则系外行星的氢含量要高得多。
引用
@article{arxiv.1505.07885,
title = {Miscibility calculations for water and hydrogen in giant planets},
author = {François Soubiran and Burkhard Militzer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1505.07885},
year = {2015}
}
备注
Accepted for publication in The Astrophysical Journal