半径谷中平均分子量的梯度

光蒸发塑造了观测到的小型系外行星的半径，并约束了大气和核心质量的潜在分布。然而，与这些分布相对应的大气化学多样性仍未得到阐明。我们开发了一个第一性原理的碳-氢-氧-硫-硅（CHOSSi）脱气模型，该模型考虑了高压下的非理想气体行为（通过逸度）以及水和氢在熔体中溶解的趋势（通过溶解度定律）。我们利用数据驱动的半径谷约束来建立亚海王星的大气表面压力与熔体温度之间的关系。具有较小质量岩石核心的亚海王星保留了较少的原始氢包层，这导致热量保留减少，并降低了这些核心表面的熔体温度。较低的熔体温度在热力学上导致含碳、氧、硫和硅的分子相对于分子氢占主导地位，这自然产生了平均分子量的多样性。我们的地球化学脱气计算稳健地预测了半径谷中平均分子量的梯度，其中该梯度的强度主要由熔融核心的氧逸度驱动，而非大气中的碳富集（或“金属丰度”）。较小的亚海王星预计具有较少氢主导的大气。观测到的化学与脱气化学之间的精确关系需要理解核心附近的对流如何与光球附近的大尺度大气环流（由恒星加热驱动）相互作用，以及光化学的影响。