氧化还原状态与内部结构对停滞盖行星长期宜居性的控制作用

地外生命搜寻的一个主要目标是探测系外行星表面的液态水。在类地行星上，火山脱气是大气和表面水的重要来源，也是大气长期演化的主要贡献因素。火山活动速率取决于内部演化以及大气与内部之间的众多反馈过程，这些过程持续塑造着大气的成分、压力和温度。我们提出了一个岩石系外行星内部与大气耦合演化的综合一维模型，该模型结合了这两个储层之间的核心反馈过程。我们在广泛的地幔氧化还原状态与挥发分含量、行星质量、内部结构和轨道距离范围内进行了超过280000次模拟，以稳健地评估岩石行星表面水的出现、积累与保存。为建立关于哪些类型行星能够脱气并在表面维持水的保守基线，我们此处聚焦于停滞盖行星。我们发现，仅当地幔氧化还原状态处于铁-方铁矿缓冲剂附近的狭窄范围内时，才能形成导致长期宜居条件的大气。在类似于地球地幔的氧化条件下，由于强烈的CO2脱气，大多数停滞盖行星最终陷入类似金星的热室状态。在更还原的条件下，脱出的温室气体量往往过低，无法阻止表面水冻结。此外，具有大金属核的类似水星的行星由于火山活动较低，能够在更宽的轨道距离范围内维持宜居条件。