系外行星因潮汐耗散而可能发生的熔融

基于木卫一有限偏心率产生的潮汐加热曾被预测会驱动其表面火山活动，随后由$\textit{Voyager}$航天器证实。尽管木卫一的火山活动更为复杂，但理论上火山作用可由失控熔融驱动，其中潮汐加热随地幔厚度减小而增加。我们表明，这种失控熔融机制对于具有液态核与固态幔的复合行星体是普遍适用的，前提是：(i) 地幔刚度$\mu$与中心压强相当，即对于密度为$\rho$、表面重力加速度为$g$、半径为$R_{\rm P}$的天体有$\mu/ (\rho g R_{\rm P})\gtrsim0.1$；(ii) 表面未熔融；(iii) 潮汐沉积了足够能量；(iv) 行星具有非零偏心率。我们计算了液态核半径关于$\mu/ (\rho g R_{\rm P})$的近似函数，发现当$\mu/ (\rho g R_{\rm P})\gtrsim1$时，超过$90\%$的核会因该失控过程而熔融。在全部已确认的系外行星中，我们发现L98-59系统中的类地行星是维持活跃火山活动最有希望的候选体。然而，关于品质因子以及潮汐加热与冷却机制细节的不确定性，妨碍了对这些行星上任何火山活动的确定性断言。我们假设金星状大气成分并额外加入5%、50%和$98\%$的SO$_2$（火山活动示踪物）组分，生成了这些行星的合成透射光谱。我们发现，对于L98-59bcd，用$\textit{JWST}$观测5–10次凌星时，含SO$_2$的模型有$\gtrsim 3 \sigma$的偏好。