水世界可能不会发生岩浆脱气

拥有大量水储量的类地行星可能普遍存在，并将成为首批用即将到来的望远镜表征的地球大小行星。先前已有论证认为，水世界——尤其是那些拥有超过 1% H$_2$O 的——由于上覆海洋的巨大压力负荷，除非受到高内部加热，否则熔体产生和脱气有限。但水世界上脱气的一个被低估的额外障碍是挥发分在高压熔体中的高溶解度。在此，我们研究这一现象并表明，熔体中挥发分的溶解度可能阻止水世界几乎所有的岩浆脱气。具体而言，对于类地重力和洋壳成分，深度超过 10–100 km（0.1–1 GPa）的海洋或水冰排除了硅酸盐部分熔融中挥发分的出溶。这一溶解度极限与压力负荷效应叠加，因为巨大的表面海洋既限制了熔体产生，也限制了所产生的任何部分熔融的脱气。我们将这些计算应用于 Trappist-1 行星，表明在当前的品质和半径约束以及隐含的表面水储量下，Trappist-1f 和 -1g 不太可能经历火山脱气。虽然内部-表面挥发分交换的其他机制未被完全排除，但岩浆脱气的抑制简化了可能的大气演化轨迹范围，并对貌似生物标志气体的解释具有启示意义，我们用一个行星内部-气候-大气演化的耦合模型加以说明。