海洋与地幔间的水循环：超级地球未必是水世界

大型类地行星预计具有平缓的地形和深邃的海洋，这意味着大多数超级地球应完全被水覆盖，即所谓的“水世界”。这一点至关重要，因为水世界缺乏硅酸盐风化恒温器，因此其气候预测比拥有裸露大陆的行星更不稳定。换言之，水世界的连续宜居带远比类地行星狭窄。然而，行星的水量分配于地表储库（海洋）和内部储库（地幔）之间。板块构造在地质时间尺度上输送这两个储库之间的水。洋中脊熔体的脱气和洋壳的蛇纹石化分别随海底压力负相关和正相关，从而对长期海洋体积提供稳定反馈。受地球近似稳态深部水循环的启发，我们建立了水圈的双箱模型，并推导了类地行星上水分配的稳态解。关键在于，静水海底压力与表面重力成正比，因此具有深部水循环的超级地球倾向于在地幔中储存更多的水。我们得出结论：任何质量的构造活跃类地行星，只要其水质量分数小于约 0.2%，就能维持裸露的大陆，这极大地增加了超级地球宜居的可能性。本研究中最大的不确定性来源是地球当前的地幔水储量：其值越大，行星抗淹没能力越强。最后，我们讨论了未来任务如何通过绘制大型类地行星的海洋和大陆地图来检验我们的假设。