熔融超级地球L 98-59 d的富挥发分演化
地球与行星天体物理
2026-03-17 v2
摘要
小型低密度系外行星受到强烈恒星辐照的塑造，但其原始成分和后续演化仍未知。两种常被考虑的情景是：它们形成时具有岩石内部和H-He大气层（“气体矮星”），或者其整体成分以HO相为主（“水世界”）。在这里，我们利用一个耦合的大气-内部演化模型，将低密度超级地球L 98-59 d的诞生条件与最近的观测联系起来，约束其可能的演化历史范围。我们发现，观测结果可以通过在H背景下原位光化学产生SO来解释，这表明存在一个化学还原性地幔以及大量的（1.8质量百分比）早期硫和氢含量，这与气体矮星和水世界情景均不一致。L 98-59 d的内部包含一个永久岩浆洋，使其地幔能够在数十亿年内长期保留挥发分，这与加州-开普勒巡天的趋势一致。我们的分析揭示了一条演化路径：行星拥有由长期岩浆洋脱气维持的富挥发分大气层，并受到长期冷却、大气侵蚀和光化学的塑造。内部和环境过程共同导致了超级地球和亚海王星系外行星的观测多样性。
引用
@article{arxiv.2507.02656,
title = {Volatile-rich evolution of molten super-Earth L 98-59 d},
author = {Harrison Nicholls and Tim Lichtenberg and Richard D. Chatterjee and Claire Marie Guimond and Emma Postolec and Raymond T. Pierrehumbert},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.02656},
year = {2026}
}
备注
Published in Nature Astronomy (16 March 2026). Author's accepted version: 4 figures and 4 pages in the main text, 7 figures and 1 table in the Supplementary Information