岩浆世界的挥发性大气

岩浆洞(MO)被认为是岩石行星和系外行星早期演化中普遍存在的阶段。在 MO 的生命周期中,地球内部与外部包裹层之间的交换极为高效。特别是,最初contained于行星固体部分的挥发性元素可被释放并形成次级外逸大气。我们确定了 H-C-N-O-S 组成和厚度趋势,其取决于行星大小、MO 范围以及 MO 的氧化态,后者是大气化学的主要控制因素。我们采用耦合化学气体-气体与硅熔体-气体平衡及质量守恒模型,预测在行星大小、MO 范围和氧化态条件下,与 MO 平衡的大气组成。我们采用自洽的质量-半径模型 for rocky core 来确定行星结构,并将其与大气模型结合,预测岩浆世界的通透半径。我们发现,特别是浅层 MO 在小行星上通常更还原,因此主导 H2 富集大气(其外逸在低行星质量时被加强),而大行星和深层 MO 范围从 CO 到 CO2-N2-SO2 大气,随着 fO2 的增加。前者情况下,大气的低分子质量结合小行星的低重力导致大气垂直扩展,而在后者情况下,超地球级行星上的次级外逸大气可能显著收缩。无论条件如何,N 和 C 的外逸程度都很大,而 S 和 H 的外逸则强烈取决于 fO2,以及后者的行星质量和 MO 范围。