关于 Hycean 世界的海洋条件

最近的研究提出了 Hycean 世界的可能性，其特征是在富 H$_2$ 大气层下存在深层液态水海洋。这些行星显著拓宽了可能存在宜居条件的行星属性范围。我们对 Hycean 世界进行内部结构建模，以调查可能的内部成分、海洋深度和大气质量分数的范围。我们的研究明确考虑了宜居海洋，其中表面条件仅限于能够支持潜在生命的条件。海洋深度取决于表面重力和温度，证实了先前的研究，对于 Hycean 条件，其范围从几十公里到 $\sim$1000 公里，在转变为高压冰之前，海洋底部压力可达 $\sim$6$\times$10$^4$ bar。我们详细探讨了五个 Hycean 候选者的测试案例，根据其整体属性限制了它们可能的海洋深度和内部成分。我们报告了 Hycean 条件允许的大气质量分数限制，以及其他可能的内部成分所允许的限制。对于所考虑的 Hycean 条件，在这些候选者中，我们发现允许的 H/He 包层质量分数为 $\lesssim$10$^{-3}$。在另一极端，这些行星允许的最大 H/He 质量分数可达 $\sim$4-8$\%$，代表纯岩石内部且无 H$_2$O 层。这些结果突出了这些行星中可能存在的多样化条件，并证明了它们在与其地球截然不同的环境下拥有宜居条件的潜力。即将进行的对候选 Hycean 世界的 JWST 观测将允许对其大气和内部性质进行更严格的约束。