亚海王星记忆 I：无效热塌缩和硅质雨的影响

我们探讨亚海王星(半径在 $\sim$1.5 到 4 R$_\oplus$) 气体行星内部结构演化，使用升级版演化代码 \texttt{APPLE}，该代码自洽地耦合了整个结构的热力学和组分演化。我们引入稳定分层区域的对流混合，并首次采用 ab initio 结果对硅质-氢混合物的相分离进行建模，以模拟亚海王星信天翁。我们展示，低效的 mantle 冷却可在 Gyr 年龄时保持足够的热量：从 mantle 到 envelope 的低效热传递alone 使半径 $\sim$10% 大于adiabatic 模型在晚期时间的预测。硅质雨可为半径提供额外的 $\sim$5% 贡献，取决于 envelope 质量和初始金属丰度。硅质-氢不完全性 region 可能位于 envelope 中部甚至上部，远离 envelope-mantle 边界层，从而将 envelope 划分为上部富氢区域和下部富金属区域。若发生硅质雨，大气应表现为硅质缺失，但半径在晚期年龄仍保持膨胀。为展示低效 mantle 冷却的效应，我们 present 用于 GJ 1214 b、K2-18 b、TOI-270 d 和 TOI-1801 b 的内部演化模型，表明拥有高温、液态硅质 mantle 和薄 envelope 可复现这些行星的半径和平均密度，为水世界解释提供了另一种选择。这些结果表明，必须将 mantle 热状态和 envelope 混合/相分离 history 纳入从平均密度推断的 bulk composition 中；此类热力学 "记忆"可能在金属丰度更精确测量时，用于约束 formation entropy 和 formation 温度。