天王星复杂的内部结构
地球与行星天体物理
2024-01-23 v1
摘要
天王星的整体成分仍然未知。虽然有明确迹象表明天王星内部并非完全对流，因此具有非绝热温度剖面，但许多内部模型仍假设其为绝热内部。在本文中，我们提出了一种新方法，用于根据成分解释经验结构模型并识别非对流区域。我们还探讨了天王星自转周期和风的不确定性如何影响推断的成分和温度剖面。我们使用了先前工作中得出的天王星密度剖面，其中密度由多达三个多方球表示。利用我们的新方法，我们发现这些经验模型意味着天王星内部包含非绝热区域。这导致内部温度显著升高，可达几千开尔文 (10 K)，且整体重元素丰度更高（高达 1 M），与标准绝热模型相比如此。我们发现，假设的自转周期强烈影响推断的成分，而风的影响可忽略不计。虽然仅含 H-He 和岩石的解是可能的，但我们发现对于我们模型中的天王星，最大水岩比介于 2.6 到 21 之间。这显著低于标准绝热模型。我们得出结论，在天王星结构模型中包含非绝热区域至关重要，因为它们显著影响推断的温度剖面，进而影响推断的整体重元素丰度。此外，我们建议测量天王星的引力场并确定其自转周期具有极大价值，以减少天王星整体成分的不确定性。
引用
@article{arxiv.2401.11769,
title = {Uranus' Complex Internal Structure},
author = {Benno A. Neuenschwander and Simon Müller and Ravit Helled},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.11769},
year = {2024}
}
备注
15 pages, 15 figures, 2 tables, accepted for publication in A&A;