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并非所有亚 Neptune 类行星都拥有岩浆洞

地球与行星天体物理 2025-11-10 v2

摘要

亚 Neptune 类行星的演化和结构可能受到外部气态包裹层与表面岩浆洞之间的相互作用的强烈影响。然而,鉴于这些行星可接受的内部结构种类繁多,尚不清楚包裹层-岩浆洞边界处的条件是否总能允许熔融硅酸盐层,或者某些亚 Neptune 类行星是否可能拥有固态硅酸盐表面。本文我们利用内部结构模型,对亚 Neptune 类行星在广泛的bulk和大气参数范围内的表面条件进行了大规模探索。我们发现,相当大一部分亚 Neptune 类行星可能不存在当下的岩浆洞。特别是,那些大气平均分子质量高且包裹质量分数大的行星更可能拥有固态硅酸盐表面,因为包裹层-岩浆洞边界处的压力足够大,以至于硅酸盐将处于固态后超镍岩相。鉴于最近来自詹姆斯·威特森空间望远镜(JWST)对若干亚 Neptune 类行星观测到的高平均分子质量大气,此结果尤为关键。我们将这种方法应用于若干亚 Neptune 类行星,这些行星已有或即将获得JWST观测,我们发现几乎在所有情况下,都存在一系列解决方案,这些解决方案不具备当下的岩浆洞。我们的分析为解释亚 Neptune 类行星及其大气提供了关键背景信息。

关键词

引用

@article{arxiv.2509.20429,
  title  = {Not All Sub-Neptune Exoplanets Have Magma Oceans},
  author = {Bodie Breza and Matthew C. Nixon and Eliza M. -R. Kempton},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2509.20429},
  year   = {2025}
}

备注

15 pages, 4 figures, 2 tables. Published in ApJ Letters, updated to reflect proofs