基于 R_ρ 参数的木星与土星演化

本文采用 APPLE 行星演化代码计算，给出木星与土星的最新演化模型， Incorporates helium rain、非绝热热结构以及“模糊”的延伸重元素核心。建基于我们之前的 Ledoux 稳定模型，实现改进的大气边界条件，考虑组分依赖的有效温度，并系统探讨参数 $R_{\rho}$ 的变化对演化的影响，该参数大致衡量了半对流效率。对于木星与土星，我们构建了从 $R_{\rho}=1$（Ledoux）到 $R_{\rho}=0$（Schwarzschild）的模型，识别出匹配每颗行星有效温度、赤道半径、低阶引力矩以及4.56 Gyr时大气组成的最佳拟合解。我们发现，较低的 $R_{\rho}$ 值导致更强的对流混合，结果为更高的表面金属度和更低的深层内部温度，同时需要更少的重元素质量和较低的初始熵来稳定稀疏的内核。我们的土星模型也与来自卡西尼环面声动力学推断的观测声钟频率剖面大体一致，稳定层来源于氦雨区和稀疏核心。这些发现支持了木星与土星内部存在复杂、组成分层结构的观点。