Atmospheres as windows into sub-Neptune interiors: coupled chemistry and structure of hydrogen-silane-water envelopes
本文将H、Si、O物种化学平衡与大气结构模型耦合，发现亚海王星内部与大气相互作用产生大量硅烷和水，抑制了对流并形成更厚的非对流区，表明岩浆与氢作用即可产生内源水。
2023-06-21 astro-ph.EP
Giant exoplanets are not fully mixed
University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；University of Zurich（苏黎世大学）
该研究利用JWST数据发现多数暖巨行星内部并非完全混合，大气金属丰度无法代表整体成分，混合不充分是普遍现象，且太阳系巨行星无异常，或表明部分混合是巨行星形成的普遍结果。
2026-08-18 astro-ph.EP
A window for water-hydrogen demixing on warm metal-rich sub-Neptunes
University of Chicago（芝加哥大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）
研究通过ATHENAIA框架探讨温暖亚Neptune上水-氢分离的可能性，发现高温度环境下金属丰富的行星可能具备分离条件，影响对大气和内部组成的理解。
2026-04-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
The properties of heavy elements in giant planet envelopes
巨行星形成的核心吸积模型表明类木行星的初始结构为两层结构，重元素位于致密的核心和较厚的H-He包层中。晚期的小行星吸积和核心侵蚀可能会使氢氦包层富含重元素，伽利略号进入探测器在木星大气层中测量的三倍太阳金属丰度支持了这一点。为了重现观测到的木星和土星的引力矩，它们内部的模型包括各种比例的重元素，$Z$。然而，它们对氢氦混合物状态方程的影响还没有被研究超出理想混合近似。在这篇文章中，我们报告的结果从\textit{ab initio}模拟充分相互作用的H-He- $Z$混合物，以表征其状态方程和分析可能的后果的内部结构和演化的巨行星。考虑C、N、O、Si、Fe、MgO和$_2$，我们证明了如果选择适当的有效体积和内能，重元素在H-He混合物中的行为仍然可以用理想混合物来表示。在氧的情况下，我们还计算了对熵的影响。我们发现由此产生的温度-压力分布的变化是小的。质量比为2%的均匀分布的氧只会使木星内部的温度变化80 K。
2016-06-13 astro-ph.EP
Constraining the interior of extrasolar giant planets with the tidal Love number k_2 using the example of HAT-P-13b
凌日和径向速度观测不断发现越来越多的系外行星。然而，当涉及到观察到的行星的组成时，数据与几种内部结构模型兼容。因此，一个对行星密度分布敏感的行星参数可能有助于进一步限制大量可能的模型。我们的目标是调查到何种程度的系外行星的内部可以限制在核心质量和信封金属丰度的潮汐勒夫数k_2考虑作为一个额外的可能观察到的参数。由于它是唯一一颗具有观测确定的k_2的行星，我们通过求解不同边界条件下的流体静力平衡方程和质量守恒方程，建立了热木星系外行星HAT-P-13 b的内部模型。特别是，我们改变了地面温度和外部温度曲线，以及在尽可能宽的参数范围内的包络金属丰度。我们还考虑了与非灰色大气模型一致的大气条件。对于所有这些模型，我们计算了勒夫数k_2，并将其与HAT-P-13 b的偏心率测量值所允许的k_2值范围进行了比较。我们以HAT-P-13 b为例，展示了行星的温度、包层金属丰度、核心质量和勒夫数之间的一般关系。对于任何给定的k_2值，可以确定最大可能的核心质量。对于HAT-P-13 b，基于最新的偏心测量，我们发现Mcore < 27 ME。我们能够限制的信封和散装金属HAT-P-13 b的1 - 11倍恒星金属和扩展的等温层在行星的大气中的3 - 44巴。假设采用平衡潮汐理论，我们发现潮汐Q的下限与10^3 - 10^5一致。
2011-12-09 astro-ph.EP
Dust transport in envelopes of disk-embedded planets: I. Convectively stable envelopes
Center for Star and Planet Formation, Globe Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学全球研究所恒星与行星形成中心）
研究嵌入原行星盘的类地行星包层尘埃传输，通过多流体模拟发现对流稳定包层尘埃极度贫乏，可加速失控气体吸积，深部富集需大 pebble 输送后分解或升华。
2026-08-07 astro-ph.EP
Understanding tidal dissipation in gaseous giant planets : the respective contributions of their core and envelope
行星内部的潮汐耗散是驱动恒星-行星和行星-月球系统演化的关键物理机制之一。新的约束条件，现在都获得了太阳系和系外行星系统。行星中的潮汐耗散与其内部结构有着内在的联系。特别是，流体和固体层的行为不同的潮汐强迫。因此，必须对它们各自的消能水库进行比较。在这项工作中，我们分别计算潜在的致密岩石/冰的核心和对流流体包层的气态巨行星的贡献，作为核心的大小和质量的函数。然后，我们比较相关的耗散水库，通过评估频率平均值的爱数$k^2_2$的虚部在每个区域。我们证明，在一般情况下，这两种机制必须考虑。
2014-10-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Unravelling tidal dissipation in gaseous giant planets
行星内部的潮汐耗散是驱动恒星-行星和行星-月球系统演化的关键物理机制之一。新的约束条件，现在都获得了太阳系和系外行星系统。行星中的潮汐耗散与其内部结构有着内在的联系。特别是，流体和固体层的行为不同的潮汐强迫。因此，必须对它们各自的消能水库进行比较。在这封信中，我们分别计算了潜在的致密岩石/冰核和对流流体包层的气态巨行星的贡献，作为核心大小和质量的函数。然后，我们比较相关的耗散水库，通过评估频率平均值的爱数$k^2_2$的虚部在每个区域。在木星和类土星行星的情况下，我们表明，在核心的粘弹性耗散可以占主导地位的湍流摩擦作用于潮汐惯性波的信封。然而，流体耗散将是不可忽略的。这表明，有必要建立完整的潮汐耗散在行星内部从他们的深内部到他们的表面没有任何任意的先验模型。
2014-06-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Reduced gas accretion on super-Earths and ice giants
大部分的巨行星都有气体包层，这些气体包层仅占其总质量预算的10%左右。这样的行星存在于太阳系（天王星，海王星），并经常在短时间内观察到其他恒星（所谓的超级地球）。与这些观察相反，基于流体静力学包层演化的理论计算认为，这种低质量的包层不能维持在超过5个地球质量的核心周围。相反，在名义上的圆盘条件下，这些行星会在原行星盘的寿命内通过失控的气体吸积获得大量的外壳。在这项工作中，我们表明，行星信封不是在流体静力平衡，减缓信封的增长。一系列的三维，全球性的，辐射流体动力学模拟揭示了一个稳定的状态下的气体流动，进入通过极点和退出的光盘中平面。气体在大约10个轨道时间尺度内被推过外壳。在星盘中没有明显的尘埃耗尽的区域，当气流进入内部深处时，大约五个地球质量的核心上的封套吸积可能会停止。堆积的固体在对流内部深处升华，但提供不透明度的小颗粒被困在流动中，不会沉降，这进一步防止了快速的包膜堆积。然而，当核心变得比典型的超级地球更大，超过15个地球质量，并且最好是当盘不透明度低于kappa=1 cm^2/g时，可以达到失控气体吸积的过渡。这些发现为超级地球核心周围典型的低质量包层提供了解释。
2017-08-02 astro-ph.EP
A Framework for Quantifying the Degeneracies of Exoplanet Interior Compositions
预计在未来几年内将发现几个过境的超级地球。虽然存在对凌日行星内部结构进行建模的工具，但关于其组成的推断充满了模糊性。我们提出了一个框架来量化我们可以从半径和质量测量中有力地推断出超级地球和海王星大小的系外行星内部。我们引入四元图来说明行星的内部组成可能有四层（铁核心，硅酸盐地幔，水层，和H/He信封）的范围。我们将我们的模型应用于CoRoT-7 b，GJ 436 b和HAT-P-11b。对H/He包层行星的解释受到内部温度模型不确定性的限制，而对于CoRoT-7 b，观测不确定性占主导地位。我们进一步发现，我们的行星内部模型锐化了对CoRoT-7 b质量和半径的观测约束，假设行星不包含大量的水或气体。我们表明，可以放置在一个超级地球的组成的限制的强度取决于行星的密度;对于类似的观测不确定性，高密度的超级水星允许最严格的组成约束。最后，我们描述了如何从贝叶斯统计技术可以被用来考虑在一个正式的方式相结合的贡献，理论和观测的不确定性，在一个行星的内部组成的模糊性。总的来说，只有质量和半径的测量不能推断出系外行星的确切内部组成，因为这个问题是高度不受约束的。然而，可以找到合理成分的详细定量范围。
2010-06-04 astro-ph.EP
Comparing Jupiter interior structure models to Juno gravity measurements and the role of a dilute core
朱诺号航天器测量了木星的低阶，甚至引力矩，$J_2$ -$J_8$，以前所未有的精度，提供了重要的约束密度分布和核心质量的行星。在这里，我们报告的选择内部模型的基础上从头计算的氢氦混合物的计算机模拟。我们证明了一个稀释的核心，扩大到行星半径的一个重要部分，是有助于调和计算的$J_n$与朱诺号的观测。尽管模型预测受到所选状态方程的强烈影响，但预测$Z$在深金属包层中的富集超过在浅分子包层中的富集。我们估计木星的核心含有7- 25个地球质量的重元素。我们讨论了目前的困难，调和测量$J_n$的状态方程，并与理论的形成和演化的行星。
2017-07-07 astro-ph.EP
Thermal evolution and structure models of the transiting super-Earth GJ 1214b
行星GJ 1214 b是第二个已知的超级地球，具有测量的质量和半径。它围绕着一颗安静的M星运行，与CoRoT-7 b相比，它接收到的质量损失驱动X射线和紫外线辐射要少得多，因此内部的成分可能非常不同，包括很大一部分的水。我们模拟GJ 1214 b的内部假设一个两层（信封+岩石核心）结构，其中信封材料是H/He，纯水，或H/He和H2O的混合物。在这个框架内，我们执行模型的热演化和收缩的星球。我们讨论了可能的成分，是一致的Mp=6.55 ME，Rp=2.678 RE，年龄τ =3-10 Gyr，和大气的辐照水平。这些条件要求，如果水存在于内部，则它必须保持在流体状态，这对磁场产生具有重要影响。这些条件还要求气氛具有向下延伸至80-800巴的深等温区域，这取决于组成。我们的研究结果支持了这颗行星富含金属的H/He大气的建议，因为我们发现缺乏H/He大气的水世界模型需要超过6：1的难以置信的大水岩比。相反，我们倾向于一个高水团分数（~0.5-0.85）的H/He/H2O信封，类似于最近的天王星和海王星的深信封模型。即使在氢/氦包层中有很高的水团比例，一般来说，行星的整体成分可以有太阳下的水：岩石比例。干，富水，纯水信封模型不同的观测显着水平，其潮汐勒夫数k2分别为~0.018，0.15，和0.7。
2011-03-08 astro-ph.EP
Mass, radius, and composition of the transiting planet 55 Cnc e : using interferometry and correlations
系外行星的特征依赖于它们的宿主恒星。然而，恒星演化模型并不总是能用来推导出单个恒星的质量和半径，因为许多恒星内部参数的约束很差。在这里，我们使用直接测量参数的概率密度函数（PDF）来推导恒星和行星质量和半径的联合PDF。因为结合恒星的密度和半径是我们确定其质量的最可靠的方法，我们发现恒星（或行星）的质量和半径是强相关的（或适度相关的）。然后，我们使用一个广义的贝叶斯推断分析，以表征可能的内部55 Cnc e。我们量化我们的能力，以约束内部提高会计的相关性。质量半径相关的信息内容也与难熔元素丰度的限制。我们为所有感兴趣的内部参数提供后验分布。给出所有可用的数据，我们发现气体包层的半径是$0.08 \pm 0.05 R_p$。行星质量和半径之间更强的相关性（可能通过更好地估计过境深度来提供）将显着改善内部特征，并大大减少气体包层属性的不确定性。
2018-12-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Chemical equilibrium between Cores, Mantles, and Atmospheres of Super-Earths and Sub-Neptunes, and Implications for their Compositions, Interiors and Evolution
我们研究了熔融金属和硅酸盐之间的平衡化学，以及一个富氢的信封使用18个独立的反应25个相成分的次海王星样系外行星。反应性金属和非反应性金属隔离在一个孤立的核心进行了建模。平衡的首要影响是包层的氧化和地幔和地核的还原。氢和氧通常在化学平衡时构成金属核心的重要部分，导致密度不足，为Trappist-1行星的低密度提供了可能的替代解释。与岩浆海洋的反应在岩浆海洋正上方的包层中产生大量的SiO和H $_2$ O。具有活性金属的行星包层中的摩尔浓度是H $_2>\rm{SiO}>CO\sim\rm{Na}\sim\rm{Mg}>\rm{H}_2\rm{O}>>\rm{CO}_2\sim\rm{CH}_4>>\rm{O}_2$，而对于非活性金属的情况，H $_2$ O成为第二丰富的物种，仅次于H $_2$，为两种可观测的情况提供了仲裁者。在这两种情况下，大气中的水丰度都超过地幔中的水丰度至少一个数量级。硅酸盐地幔中的水浓度分别为$\sim 0.01$ wt\ %和$\sim 0.1$ wt\ %（在反应性和非反应性金属核情况下），限制了可能在未来超级地球中脱气的H $_2$ O。反应堆芯情况下溶解水较少是由于富铁金属中的H和O被封存。大多数次海王星的总氢预算可以从它们的大气层中估算出来，因为大气层通常含有超过90%的氢。
2022-03-09 astro-ph.EP
A Possible Carbon-rich Interior in Super-Earth 55 Cancri e
太阳系中的类地行星，如地球，富含氧气，硅酸盐和铁是其内部最常见的矿物质。然而，围绕其他恒星运行的岩石行星的真正化学多样性仍然是未知的。质量和半径测量用于限制超级地球（质量为1 - 10个地球质量的系外行星）的内部组成，并且通常用假设地球中心富氧成分的行星内部模型来解释。使用这样的模型，超级地球55 Cancri e（质量为8个地球质量，半径为2个地球半径）被认为具有由铁，硅酸盐和超临界水（>= 10%质量）组成的内部成分。我们报告说，55 Cancri e的质量和半径也可以解释为富碳固体内部由铁，碳，碳化硅和/或硅酸盐，没有挥发性的信封。虽然数据允许Fe的质量分数高达40%，但C、SiC和/或硅酸盐的质量分数的范围很宽。如果巨蟹座55 e的原行星盘的成分与它的主星相同，那么它也可能是一个富碳的巨蟹座55 e。然而，需要对恒星元素丰度进行更精确的估计，并对行星大气进行观测，以进一步限制其内部组成。与太阳系中的类地行星相比，巨蟹座55 e内部富含C的可能性为地外岩石行星的地球化学和地球物理学开辟了一个新的领域。
2012-10-09 astro-ph.EP physics.geo-ph
Resolving core-envelope degeneracies in giant planets and sub-Neptunes: constraining the equivalence in the presence of dilute gradients
Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité, CY Cergy Paris Université（巴黎天文台，PSL大学，索邦大学，巴黎西岱大学，塞吉-蓬图瓦兹大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Observatoire de la Côte d’Azur, Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸天文台，蔚蓝海岸大学）
研究巨行星和海王星以下行星核幔简并性问题，提出开源静态结构积分器fuzzycore，通过求解流体静力平衡等进行参数扫描和建模，能描绘内部简并性，生成水世界简并性图谱，还可作为正向模型后端联系大气与内部结构。
2026-07-28 astro-ph.EP astro-ph.IM
Different Inhomogeneous Evolutionary Histories for Uranus and Neptune
本研究构建天王星与海王星的非绝热、非均匀演化模型，表明二者外包层对流稳定性差异可解释光度及金属度差异，并预测海王星包层有利于氢-水不混溶。
2025-07-24 astro-ph.EP
Theory of Figures to the 7th order and the interiors of Jupiter and Saturn
木星和土星的内部建模已经发展到了一种状态，其中生成了数千个模型，涵盖了许多参数的不确定性空间。这种方法需要一种快速的方法来计算它们的重力场和形状。此外，在土星的卡西尼号任务和正在进行的朱诺号任务提供了高达J12的引力谐波。在这里，我们报告了图形理论的扩展，这是一种用于重力场和形状计算的快速方法，到7阶（ToF 7），这允许计算高达J14。我们应用三种不同的代码来比较使用多变模型的准确性。我们将ToF 7与CMS-19 H/He-EOS一起应用于木星和土星内部模型。对于木星，我们发现，J6是最好的匹配过渡，从氦贫富信封在2-2.5毫巴。然而，大气金属丰度只有在大气层向低密度方向扰动，或者地面温度比伽利略值提高~14 K时才能达到1倍太阳能。我们的土星模型意味着在一个小的核心上有一个1.5- 4倍太阳能的Z包络。扰动的地球轨道产生金属丰度分布与扩展，重元素丰富的深内部（扩散核心）到0.4 RSat，如木星。只要内部深处富含重元素，致密、稀核或无核的经典模型都是可能的。包括一个热成风拟合观测到的风速，代表性的木星和土星模型是一致的，所有观测到的Jn值。
2021-10-28 astro-ph.EP
Properties of hydrogen, helium, and silicon dioxide mixtures in giant planet interiors
最近由朱诺号和卡西尼号等航天器任务提供的木星和土星的观测迫使我们修改和改进我们的巨行星内部模型。尽管氢和氦是这些行星中的主要物质，但重元素在行星的结构和演化中发挥着重要作用。例如，巨行星的核心可能会被周围的流体侵蚀，这将导致氢氦包层中重元素的浓度显著增加。此外，重元素可以通过产生稳定的成分梯度来抑制对流。为了探索核心侵蚀的影响，我们进行了从头计算模拟研究的结构，扩散和粘度特性的致密的多组分混合物的氢，氦，二氧化硅在相关的压力-温度条件。我们计算了径向分布函数，以确定混合物的化学行为的变化，并揭示解离趋势与压力和温度。计算出的不同物种的扩散系数以及粘度提供了对核心侵蚀动力学的时间尺度以及其成分混合到包层中的限制，这将有助于改进行星模型。
2017-03-28 astro-ph.EP
Elemental abundances and minimum mass of heavy elements in the envelope of HD 189733b
最近，科学家从木星HD 189733 b大气层的光谱中推断出，氧（O）和碳（C）在太阳下的丰度很高。然而，行星的质量和半径加上结构模型表明，在这个物体的内部存在着强烈的超太阳重元素丰度。在这里，我们探讨了怀疑在行星内部存在大量重元素与在其大气中测量到的挥发物缺乏之间的差异。描述了在原行星盘雪线以外形成的冰质星子的形成序列，并计算了最终在HD 189733 b的包层中沿其迁移路径吸积的冰的成分。这使我们能够通过调整在包层中蒸发的冰的质量来再现所观察到的挥发性丰度。如果与最近的O和C测定结果相拟合，则HD 189733 b包层中预测的元素混合比应为太阳的0.15--0.3倍。然而，我们的拟合的最小质量的重元素预测的内部结构模型给出的元素丰度是1.2- 2.4倍，在太阳的包层HD 189733 b。我们认为，这种差异的最可能的原因是来自中央恒星的辐射导致发展的辐射区在行星的外壳，这将导致重力沉降的元素。因此，所有受到强烈辐射的太阳系外行星都应该存在太阳下丰富的挥发物。最后预测HD 189733 b大气中氮（N）、硫（S）和磷（P）的丰度分别为$\sim$ $2.8 \times 10^{-5}$、$5.3 \times 10^{-6}$和$1.8 \times 10^{-7}$相对于H $_2$。
2009-09-27 astro-ph.EP
Accretion of primordial H-He atmospheres in mini-Neptunes: the importance of envelope enrichment
本文通过行星形成模型研究迷你海王星原始H-He大气的吸积过程，揭示包层富集和固体吸积率时标对原始包层比例的关键影响，为演化模型提供约束。
2024-02-28 astro-ph.EP
Planet formation from the ejecta of common envelopes
近距离双星系统NN Serpentis在形成白矮星之前一定经历了一个共同的包络相。在这个阶段，大量的质量从包层中损失。最近发现的环联星行星的轨道可能与质量损失前的行星形成不一致。我们探讨了新行星是否可能从共同包层的喷出物中形成，并推导出预期的行星质量作为半径的函数。我们采用Kashi & Soker模型来估计在喷射事件期间保留的质量的量，并从守恒定律推断出所产生的盘的性质。质量和角动量。由此产生的行星质量是从有和没有辐射反馈的模型中估计出来的。我们发现，所观察到的行星质量可以再现适当的模型参数。光加热可以稳定内部的圆盘，可能解释几个AU尺度上观察到的行星轨道。我们将另外11个系统的行星预期质量尺度与观测结果进行比较，并发现两个种群的迹象，一个与普通信封喷出物的行星形成一致，另一个可能是早些时候形成的单独种群。从普通包层的喷出物中形成所观察到的行星似乎是可行的。这里提出的模型可以通过额外的后共同包络系统的精细观测进行测试。虽然在观测上区分先前存在的行星上的吸积和它们从新碎片中的生长似乎具有挑战性，但通过对当前行星候选者和后共包络双星系统的额外观测，有可能进一步限制原行星盘的性质。
2014-01-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
How planets form by pebble accretion V. Silicate rainout delays contraction of sub-Neptunes
本研究通过卵石吸积模型结合内部演化，发现硅酸盐雨落延迟亚海王星收缩，导致半径膨胀并增强质量损失，为行星结构差异提供解释。
2024-05-16 astro-ph.EP
The miscibility of hydrogen and water in planetary atmospheres and interiors
本文通过基于密度泛函理论的分子动力学模拟，研究行星内部极端条件下氢与水的混溶性，确定了氢-水体系相分离的临界曲线，并揭示其对系外行星包层结构、大气损失、冷却演化及磁场产生的重要影响。
2024-07-05 astro-ph.EP cond-mat.mtrl-sci physics.ao-ph
GASTLI: An open-source coupled interior-atmosphere model to unveil gas giant composition
本文推出开源Python包GASTLI，通过耦合内部结构与无云大气模型快速计算气态巨行星的质量-半径关系和热演化，并在太阳系巨行星及HAT-P-26 b上验证其可靠性，揭示不同状态方程对金属质量分数估计的影响。
2024-06-14 astro-ph.EP astro-ph.IM
Sub-Neptunes Are Drier Than They Seem: Rethinking the Origins of Water-Rich Worlds
本研究通过计算含岩浆海洋的合成亚海王星种群的全球化学平衡，推翻了冰吸积与富水大气的传统关联，发现富水大气仅存在于雪线内形成的贫氢行星上，多数亚海王星实际水含量远低于预期。
2025-08-29 astro-ph.EP physics.geo-ph
Reassessing planetary composition: Evidence of rock-dominated envelopes in Uranus and Neptune
Leiden University（莱顿大学）；SRON Netherlands Institute for Space Research（荷兰空间研究所）；Universität Zürich（苏黎世大学）
研究通过贝叶斯框架分析尿素和海王星的内部结构模型，发现其外壳富含难熔材料，核心岩石比例与柯伊伯带天体相似，而深部结构差异反映不同的形成路径。
2026-04-14 astro-ph.EP
Characterizing Jupiter's interior using machine learning reveals four key structures
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Universität Zürich（苏黎世大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Laboratoire Lagrange（拉格朗日实验室）
本研究利用基于同心麦克劳林椭球方法的深度学习模型NeuralCMS结合自洽风场模型，探索木星内部结构，识别出四种典型结构，将内部维度降至两个有效参数，为巨行星内部表征提供了稳健框架。
2024-12-08 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.LG
Hot Start Giant Planets Form With Radiative Interiors
在气体巨星的热启动核心吸积形成模型中，行星的内部通常被假设为完全对流。通过计算详细的内部演化的行星假设热启动外边界条件，我们表明，这样的行星实际上将形成一个径向增加的内部熵的配置文件，使其内部将是辐射，而不是对流。对于一个热的外边界，在$S_{min}$有一个最小的熵值，低于这个值，吸积的包层就不能平滑地匹配到内部，而是将高熵物质沉积到不断增长的内部。这意味着至少可以暂时停止行星内重元素的混合，这些重元素是由形成过程中吸积的星子沉积下来的。这将造成的成分梯度可能随后在吸积后冷却期间破坏对流，这将改变观测到的行星冷却曲线。然而，即使是一个均匀的组成，对流随着行星的冷却而发展，冷却时间尺度的差异也会改变直接成像的气体巨星的推断质量。
2017-07-20 astro-ph.EP
Three Possible Origins for the Gas Layer on GJ 1214b
我们提出了一个分析的整体组成的MEarth过境的超级地球系外行星GJ 1214 b使用行星内部结构模型。我们认为GJ 1214 b上的气体层有三种可能的来源：来自原行星状星云的气体直接吸积、冰的升华和岩石物质的释气。仅凭对行星质量（M_p=6.55+/-0.98 M_{earth}）、半径（R_p=2.678+/-0.13 R_{earth}）和恒星辐射水平的测量，我们的主要结论是，我们无法推断出独特的组成。各种各样的行星内部符合测量的行星属性。尽管如此，GJ 1214 b相对较低的平均密度（rho_p=1870+/-400 kg m^{-3}）意味着它几乎肯定含有大量的气体成分。我们的第二个主要结论是，在大多数情况下，我们认为GJ 1214 b不会有液态水。即使外壳主要是升华的水冰，外壳也可能由夹在上面的蒸汽和下面更深处的等离子体（导电流体）之间的超流体层组成。在我们的模型中，GJ 1214 b上的水包层需要一个低的本征行星光度（<~ 2 TW）才能通过液相。
2010-06-04 astro-ph.EP
Critical Core Masses for Gas Giant Formation with Grain-Free Envelopes
我们调查的临界核心质量和信封增长的时间尺度，假设无颗粒信封，研究如何小的核心被允许形成气体巨星的核心吸积模型的框架。这是由于木星形成的理论困境：木星内部的模型表明它包含一个小于10个地球质量的小核心，而许多木星形成的核心吸积模型需要一个大于10个地球质量的大核心才能在盘消散时完成其形成。在吸积包层中不透明度的降低被认为加速了气体巨星的形成。以往的研究几乎都假设包层中的不透明度是以颗粒为主的。相反，我们在这项研究中研究的情况下，无颗粒信封。我们的数值模拟表明，一个小到1.7地球质量的孤立核心能够在百万年的时间尺度上捕获盘气体形成气体巨星，如果吸积包层是无颗粒的;如果包层是无金属的，即纯粹由氢和氦组成，这个值就会下降到0.75地球质量。它还表明，碱金属原子，这是已知的主要不透明度来源之一，在1500 K附近的大气中的热超导体，有很小的贡献，以确定临界核心质量。我们的研究结果证实了在吸积包层中的颗粒沉降和凝聚是解决木星形成难题的关键。
2010-03-25 astro-ph.EP
Hydrogen-Water Mixtures in Giant Planet Interiors Studied with Ab Initio Simulations
我们使用从头算分子动力学模拟研究了行星内部条件下的水氢混合物。我们确定的热力学性质的各种水-氢混合比在2000和6000 K的温度为几十GPa的压力。这些条件与冰巨行星和气体巨行星的外壳有关。我们发现，在2000 K的混合物是在分子制度，而在6000 K的氢和水的解离是重要的，影响热力学性质。我们研究了液体的结构，并分析了径向分布函数。我们提供的传输特性，扩散和粘度的估计，自相关函数的基础上。我们得到的粘度估计的数量级的十分之几mPa.s的条件下考虑。这些结果与冰巨行星的发电机模拟有关。
2015-10-26 astro-ph.EP
Giant Planet Interior Structure and Thermal Evolution
我们讨论了巨行星的内部结构和组成，以及随着这些行星随着时间的推移冷却和收缩，这种结构如何变化。在这里，我们将巨行星定义为具有可观测到的氢氦包层的行星，其中包括主要由H/He气体组成的类海王星行星，以及主要由比H/He重的元素组成的类海王星行星。介绍了行星物质的状态方程，静态结构模型和热演化模型的建立。我们将这些模型应用于靠近母恒星的凌日行星，以及远离母恒星的直接成像行星。已经假设膨胀的近距离过境行星的半径的机制进行了讨论。我们还回顾了从太阳系巨行星的研究中获得的知识。巨行星物理学的前沿讨论着眼于未来的行星发现。
2009-11-16 astro-ph.EP
Envelopes of embedded super-Earths I. Two-dimensional simulations
对系外行星质量和半径的测量揭示了一群巨大的超级地球--根据一维模型，这些行星足够大，它们应该变成气体巨星。为了更好地了解这些物体的起源，我们进行了流体动力学模拟嵌入在一个新生的原行星盘的行星核心。在这一系列的第一篇论文中，为了获得直觉以及开发有用的诊断，我们专注于原行星核心周围流动的二维模拟。我们使用冥王星的代码来研究等温和绝热信封周围的核心亚超热质量，充分解决信封的性质下降到核心表面。由于涡度守恒，信封获得了很大程度的旋转支持时，核心质量增加超过热质量，这表明一个有限的适用性的一维模型来描述信封结构。地核的有限尺寸（对于超级地球来说相对较大）也控制着整个包层中旋转支撑的量。稳定的非轴对称激波在高质量核心的超音速包层中发展，在其内部触发质量吸积和湍流混合。我们还研究了气体自引力对包层结构的影响。虽然气体引力对包层性质的影响很小，但它对原行星盘中由核触发的密度波的性质有显著的影响。
2019-07-03 astro-ph.EP
Interior characterization in multiplanetary systems: TRAPPIST-1
内部表征传统上依赖于单个行星的特性，忽略了同一系统中不同行星之间的相关性。对于多行星系，行星数据通常是相关的。这是因为，微分质量和半径比绝对行星质量和半径更好地受到约束。我们探索这样的相关性和特定的多行星系统的TRAPPIST-1的数据，并研究它们的价值，我们了解行星内部。此外，我们表明，岩石内部的行星在一个多行星系可以优先探测通过研究最密集的行星代表岩石内部的类似物。我们的方法包括一个贝叶斯推断分析，使用马尔可夫链蒙特卡罗方案。我们的内部估计占预期的变化，在组成和层的核心，地幔，水海洋和冰层，以及气体信封厚度。我们的研究结果表明，（1）内部估计显着依赖于可用的丰度代理和（2）内部表征的相互依赖的行星数据的重要性是可比的数据精度的变化30%。对于TRAPPIST-1行星的内部，我们发现可能的水团质量分数一般在0- 25%之间。由于缺乏水收支与轨道周期或行星质量的明确趋势，可能的形成情景受到挑战。虽然我们的估计随着数据精度的变化相对较小，但它们主要取决于数据的准确性。如果行星质量的变化在~ 24%以内，内部将与均匀（~ 7%）或随着轨道周期（~2- 12%）增加的水团比例一致。
2018-08-06 astro-ph.EP
Formation of giant planets with large metal masses and metal fractions via giant impacts in a rapidly dissipating disk
根据行星内部模型，一些巨行星包含大金属质量，金属质量分数很大。HD 149026 b和TOI-849 b是这些巨行星的典型例子。有人认为，在巨大的撞击过程中，包层的质量损失在这种巨行星的形成中起着关键作用。这封信的目的是提出一种机制，可以解释这些巨行星的起源。我们调查的巨行星的形成在一个快速消散的磁盘使用N体模拟，考虑卵石吸积。结果表明，虽然在某些巨行星中，卵石隔离质量小于金属质量（大于30个地球质量），但行星与隔离质量之间的巨大碰撞会增加内部金属质量。关于金属部分，核心吸积大量的信封失控的气体吸积在磁盘耗散阶段的1-10万年的磁盘，没有光蒸发的演变。虽然在巨大的撞击中，大部分的包层会丢失，但行星可以在撞击后在缓慢消散的盘中重新吸积包层。在这里，我们证明，通过在一个快速消散的磁盘光蒸发，失控的气体吸积在中间淬火，导致形成巨行星与大金属质量分数。HD 149026 b和TOI-849 b的起源，其特征在于它们的大金属质量分数，可以自然地解释为一个模型，认为光盘与光蒸发演变。
2021-03-24 astro-ph.EP
Saturn Ring Seismology: Evidence for Stable Stratification in the Deep Interior of Saturn
地震学允许对恒星和行星的内部结构进行直接观测。最近对土星环系统的观测揭示了土星环内存在由土星内部振荡模式激发的密度波，允许精确测量有限的行星模式频率。我们构造了土星的内部结构模型，计算了相应的模态频率，并与观测到的模态频率进行了比较。我们的模型的基本模式频率与观测到的频率（最大振幅波的频率）相匹配，精确度为$\sim 1 \%$，证实了这些波确实是由土星的f模式激发的。低振幅波的存在（频率与f-模式精细分离）只能在包含重力模式的模型中重现，这些重力模式在行星的稳定分层区域中传播。稳定的分层必须存在于行星深处，靠近核心和外壳之间的大密度梯度。我们的模型不能容易地再现观察到的$m=-3$模式的精细分裂，这表明额外的效应（例如，显著的纬度差异旋转）可能是重要的。
2014-08-08 astro-ph.EP
Impact of photoevaporative mass loss on masses and radii of water-rich sub/super-Earths
凌日测光的最新进展为超级地球的内部打开了一扇新的窗口。根据测量的半径和质量，我们可以推断行星的内部成分。最近发现，超级地球的组成多种多样。这种多样性被认为是由挥发性含量的多样性引起的。挥发性成分的稳定性有待检查，因为热的超级地球经历了光蒸发质量损失。虽然有几项研究调查了光蒸发质量损失对氢氦包层的影响，但很少有研究涉及对水蒸气包层的影响。为了获得对未来观测的理论预测，我们还研究了经历了光蒸发质量损失的富水子/超级地球的质量、半径和半长轴之间的关系。我们模拟的内部结构和演变的子/超级地球，包括岩石的核心由水包围，包括质量损失由于恒星XUV驱动的能量有限的流体动力学逃逸。我们发现，光蒸发质量损失有一个显着的影响，热子/超地球的演变。然后，我们推导出阈值行星的质量和半径，低于该行星完全失去其水包层作为初始水含量的函数，并发现有最小的阈值质量和半径。我们约束域中的行星质量，半径和半长轴的参数空间中，子/超级地球永远不会保留水信封在1-10 Gyr。这将为理解近距离低质量行星的起源提供重要信息。然而，目前恒星XUV通量及其加热效率的不确定性使我们无法得出可靠的结论。尽管如此，这似乎是一个强有力的结论，开普勒行星候选者包含大量的岩石亚/超级地球。
2014-01-10 astro-ph.EP
Machine learning inference of the interior structure of low-mass exoplanets
我们探讨了基于混合密度神经网络（MDN）的机器学习的应用程序的内部表征的低质量系外行星的质量，半径和流体的勒夫数$k_2$的约束下，25个地球质量。我们创建了一个900个$\:$ 000合成行星的数据集，包括富铁的核心，硅酸盐地幔，高压冰壳，和气态H/He信封，训练MDN使用行星质量和半径作为网络的输入。对于这种分层结构，我们表明，MDN是能够推断出每个行星层的质量和半径的行星可能的厚度分布。这种方法避免了用一套专门的前向模型为每个行星计算这种分布的耗时任务。虽然富含气体的行星可能以成分梯度而不是不同的层为特征，但这里提出的方法可以很容易地扩展到任何内部结构模型。流动的勒夫数$k_2$对行星内部的质量分布有限制，未来将对越来越多的系外行星进行测量。将$k_2$作为输入添加到MDN显著降低了可能的内部结构的简并性。
2019-11-28 astro-ph.EP
Exoplanet Interior Retrievals: core masses and metallicities from atmospheric abundances
提出基于最先进内部代码和贝叶斯框架的系外行星内部反演方法，利用质量、半径、平衡温度和大气金属丰度反演整体金属丰度和核质量，并应用于37颗JWST前巨行星样本。
2023-06-20 astro-ph.EP
Deep radiative zones affect giant planet cooling and internal structure: Implications for exoplanet characterisation
University of Zürich（苏黎世大学）
研究探讨了深层辐射区对巨行星冷却、半径演变及内部结构特征化的影响，发现辐射窗口可加速冷却并改变金属丰度推断。
2026-08-18 astro-ph.EP
Constraining exoplanet interiors using observations of their atmospheres
本文综述了利用系外行星大气观测（尤其是JWST数据）来约束其内部结构，并探讨了不同密度和辐照度下的气候与内部状态及其观测区分方法，以及未来表征类地行星所需的创新。
2025-10-09 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-ph
How planets grow by pebble accretion. III. Emergence of an interior composition gradient
在它们的形成过程中，由于固体的不断吸积，行星形成了巨大的热大气。人们习惯于认为所有的固体都在中心结束，构成耐火材料的“芯”，而外壳保持不含金属。然而，最近的工作以及联合国驻内罗毕办事处特派团的观察表明，这种区分可能并不那么明确。事实上，小的硅酸盐，卵石大小的颗粒将在大气中升华时，他们达到升华温度（T ~ 2,000 K）。在本文中，我们扩展以前的分析工作，计算行星的性质下，这样的卵石吸积的情况。我们进行一维数值计算的吸积行星的大气，解决恒星结构方程，增强了非理想状态方程，描述了氢/氦-硅酸盐蒸汽混合物。计算终止于金属中的总质量等于H/He气体的总质量的点，这是我们在数值上确认的失控气体吸积的开始。当卵石在到达地核之前升华时，没有足够的能量（吸积）将致密的、富含蒸汽的下层与金属含量较低的上层混合。因此，Z随半径减小的渐变结构是卵石吸积形成行星形成的自然结果。我们强调，此外，（小）卵石可以作为不透明度的主要来源，防止快速冷却，并提出了一个通道（迷你）海王星在富含气体的磁盘中生存。然而，一旦卵石吸积消退，大气层迅速清除，随后是失控的气体吸积。我们认为大气循环是更可能的机制，已经停止了这些行星的信封的增长。
2021-02-05 astro-ph.EP
The fuzziness of giant planets' cores
巨行星被认为在其内部深处有核心，并且将其划分为重元素核心和氢氦包层，这在形成和结构模型中都适用。我们表明，原始的内部结构取决于行星的增长率，特别是重元素吸积气体吸积的比例。在各种可能的条件下，这个比例与行星内重元素的吸积后轮廓一一对应。这个通量比敏感地依赖于周围星云中假定的固体表面密度。我们认为，巨行星的核心可能与包层没有区别，并且包含一些氢和氦，并且内部深处可能具有渐进的重元素结构。因此，木星的核心可能并不明确。朱诺号对木星引力场的精确测量可能会限制木星核心的质量。然而，正如我们在这里提出的，木星核心的定义是复杂的，核心的物理性质（质量，密度）取决于核心的实际定义和它的成长历史。
2017-04-05 astro-ph.EP
What is Neptune's D/H ratio really telling us about its water abundance ?
我们调查深海丰富的海王星使用一个简单的2组件（核心+信封）玩具模型。该模型的自由参数是行星中重元素的总质量（Z）、包层中Z的质量分数（f_env）和吸积积木的D/H比（D/H_build）。我们系统地搜索允许的参数空间上的网格和约束它使用海王星的散装碳丰度，D/H比，和内部结构模型。假设太阳的C/O比和彗星的D/H是形成行星的吸积构件，我们可以拟合所有的Z值（中位数约为7%），如果Z值小于15%（f_env被锁定在固体核心中），则其余的约束都可以拟合。该模型预测海王星的最大体氧丰度为65 \times太阳值。如果我们假设C/O为0.17，对应于笼形水合物的构建块，我们预测最大氧丰度为太阳值的200倍，中值为~ 140。因此，这两种情况都导致氧丰度显著低于Cavalié等人（2017）的首选值（约540倍太阳能），这是从依赖于模型的深层CO观测中推断出来的。我们简单但稳健的模型排除了这种高水丰度。我们将这种差异归因于我们对海王星内部结构或原始原太阳星云化学性质的不完全理解。
2018-01-26 astro-ph.EP
The Evolution and Internal Structure of Jupiter and Saturn with Compositional Gradients
气体巨行星的内部结构可能比通常假设的具有绝热温度分布的核心-包络结构更复杂。不同的原始内部结构以及各种物理过程可以导致非均匀的成分分布。非均匀的内部结构对行星的热演化和最终结构有重大影响。在本文中，我们提出了木星和土星的替代结构和演化模型，允许非绝热原始结构和混合的重元素的对流，因为这些行星的发展。我们提出了各种初始成分梯度的行星占的演变，并在土星的情况下，包括形成一个富含氦的区域，作为氦雨的结果。我们调查的稳定性与对流成分梯度的区域，并发现，在土星的氦壳保持稳定，不与其余的信封。在其他情况下，对流混合行星内部，尽管存在成分梯度，导致包层富集重元素。我们表明，木星和土星的非绝热结构（和冷却历史）是可行的。在这种情况下，内部温度比标准绝热模型高得多。我们的结论是，内部结构直接联系到行星的形成和演化历史。在解释即将到来的朱诺号和卡西尼号数据时，应该考虑木星和土星的这些替代内部结构。
2016-06-05 astro-ph.EP
Embryo impacts and gas giant mergers I: Dichotomy of Jupiter and Saturn's core mass
在土星、天王星和海王星的气体包层内部，有质量大于10个地球质量的高密度核心。根据传统的连续吸积假说，这种巨大的核心是需要有效的吸积的气体信封的开始。然而，木星的气体包层质量更大，而核心的质量可能比土星的小。为了解释木星和土星的结构多样性和超太阳金属丰度，我们研究了它们可能与其他气体巨星合并或在其封套快速吸积期间或之后消耗几个地球质量的原行星胚胎的可能性。一般来说，撞击地球质量以下的微行星在气体巨星的包层中解体，将重元素沉积在核心之外，并局部抑制对流。因此，它们的碎片沉积以促进岩心的生长。通过一系列的数值模拟，我们证明了碰撞的超地球质量胚胎到达气体巨星的核心是可能的。直接的抛物线碰撞也会导致气体巨星的合并和核心的合并。在这些情况下，撞击释放的能量导致整个包层的强烈对流运动和核心的侵蚀。这种二分法有助于观察到木星和土星以及其他气体巨行星和其他地方之间的内部结构和大气成分的分散。
2010-07-27 astro-ph.EP
The Challenge of Forming a Fuzzy Core in Jupiter
最近的木星结构模型与朱诺重力数据相匹配，表明这颗行星在其内部深处有一个富含重元素的扩展区域，即所谓的稀释/模糊核心。这一发现提出了一个问题，即什么可能的形成途径会导致这种结构。我们模拟木星的形成和长期演变，从失控的气体吸积之前的后期形成开始。我们考虑的形成场景包括原始成分梯度，以及随着原木星迅速获得其气体包层而建立的梯度。然后，我们跟随木星的演变，因为它冷却和收缩，特别关注内部的能量和物质运输。我们发现，我们考虑的情况下，没有导致一个模糊的核心，是兼容的内部结构模型。在所有的情况下，木星的大部分信封成为对流和充分混合后，最多几百万年。这是真的，即使当我们考虑的情况下，气体吸积导致一个寒冷的行星，大量的重元素吸积。因此，它的结论是，这是非常具有挑战性的解释木星的稀释核心从标准的形成模型。我们建议未来的工作应该考虑更复杂的形成途径，以及可能导致木星当前状态内部结构的其他物理过程的建模。
2020-05-12 astro-ph.EP
Water-rich sub-Neptunes and rocky super Earths around different Stars: Radii shaped by Volatile Partitioning, Formation, and Evolution
Max Planck Institute for Astronomy（马克斯·普朗克天文研究所）；Observatoire de la Côte d’Azur（蔚蓝海岸天文台）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；University of Chicago（芝加哥大学）；Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC)（安达卢西亚天体物理研究所（IAA-CSIC））；University of Zürich（苏黎世大学）
本研究耦合行星形成与演化模型，探究水的光致蒸发、分异、分馏及溶解效应对亚海王星等小行星半径的影响，发现多数场景的质量-半径关系与观测一致，为理解行星形成演化提供参考。
2026-10-08 astro-ph.EP
How planets grow by pebble accretion II: Analytical calculations on the evolution of polluted envelopes
原行星嵌入其出生盘获得热信封，因为他们的成长和增生固体。这就确保了它们所吸积的物质--鹅卵石以及（小的）星子--将蒸发以丰富它们的大气。浓缩改变了包层的结构，并显著改变了其进一步的演化。我们的目标是描述行星的形成与污染的信封从那一刻起，冲击开始升华超越磁盘的最终消散。我们构建了一个分析的内部结构模型，其特征在于由一个热的和均匀混合的高Z蒸汽层周围的核心，低于通常的未污染的辐射对流区域。具有均匀混合污染包层的行星的演化遵循四个潜在阶段。最初，中心核直接通过撞击和降雨生长，直到外壳变得足够热，蒸发和吸收所有进入的固体。我们发现，当一颗行星的核心和蒸汽质量之和超过我们称为临界金属质量的值时，它就会达到失控的吸积-这一标准取代了传统的临界核心质量。它与污染物的蒸发温度和行星的核心质量成正比。因此，轨道距离较短的行星需要吸积更多的固体才能达到失控，因为它们吸积的挥发性物质较少。如果固体吸积率干涸，我们确定的平均分子量的下降-稀释-作为一种机制，以限制气体吸积在污染的行星嵌入式冷却阶段。当圆盘最终消散时，包层的内部温度下降，其蒸汽最终下雨，增加了核心的质量。伴随着这一过程的能量释放不会导致重大的质量损失，因为它只发生在行星大幅收缩之后。
2020-01-02 astro-ph.EP
How Deep Is the Ocean? Exploring the phase structure of water-rich sub-Neptunes
了解具有大的H $_2$ O成分的行星的内部结构对于描述亚海王星行星的特征非常重要。迷你海王星K2- 18 b可能在主要是氢的外壳下拥有一个液态水海洋，这一发现激发了对富水行星相结构的详细研究。为此，我们提出了新的内部结构模型的超级地球和迷你海王星，使一个行星的水成分的详细特征。我们使用我们的模型来探索水世界可能的相结构，并发现各种各样的内部是可能的，从夹在两层冰之间的海洋到蒸汽气氛下的超临界内部。我们确定了水世界的整体性质和表面条件如何影响其海洋深度，发现海洋可以比地球深数百倍。例如，一个表面温度为300 K的行星可能拥有H $_2$ O海洋，深度为30-500 km，这取决于它的质量和组成。我们还限制了该地区的质量半径空间中的行星与H/He信封可以主机液体H $_2$ O，注意到液相可以持续在温度高达647 K，在高压力的$218$ - $7\times10^4$酒吧。根据行星的质量和温度分布，这种氢/氦包层可能对行星半径有很大的贡献，同时在表面保留液态水。我们的发现强调了一种令人兴奋的可能性，即宜居条件可能存在于比地球大得多的行星上。
2021-06-03 astro-ph.EP
An Exploration of Double Diffusive Convection in Jupiter as a Result of Hydrogen-Helium Phase Separation
木星的大气层被观测到缺乏氦（Yatm~0.24），这表明内部有活跃的氦沉降。在标准的木星结构和演化模型中，这是通过假设一个外部的氦耗尽的包层与氦丰富的内部深处被一个尖锐的边界分开来解释的。在这里，我们的目标是开发一个模型，木星的不均匀的热演化，依赖于一个更自我一致的描述，他的丰度，温度和热通量的内部配置文件。我们利用最近的数值模拟H/He分层，分层（LDD）和振荡（ODD）双扩散对流，并假设一个理想化的行星模型组成的H/He信封和一个巨大的核心。介绍了一种利用He rain构造室内模型的一般框架。尽管，或者也许是因为，我们的简化使我们发现，自洽模型是罕见的。我们修改了Lorenzen等人的H/He相图，重现了木星大气中的氦丰度，并研究了LDD层高度的演化模型，从延长木星冷却时间的模型到实际缩短冷却时间的模型，得到的满足光度约束的模型的层高度约为0.1-1 km，相当于~10，-20，000层，位于约1毫巴和3-4.5毫巴之间的雨区。目前的限制和未来工作的方向进行了讨论，如He液滴的形成和下沉。
2014-12-13 astro-ph.EP
Differentiation, the exception not the rule -- Evidence for full miscibility in sub-Neptune interiors
该研究通过将 MgSiO₃-H₂、MgSiO₃-Fe 和 Fe-H₂ 二元体系混溶性外推到三元空间，证明亚海王星深处硅酸盐、铁和氢可完全混溶，挑战传统核幔分异模型。
2025-10-03 astro-ph.EP
A new perspective on interiors of ice-rich planets: Ice-rock mixture instead of ice on top of rock
富含冰的行星形成于水冰线的外部，因此预计含有大量的冰。高冰含量导致内部的独特条件，在这种条件下，行星的结构受到冰与其他金属相互作用的影响。我们应用高压下冰-岩相互作用的实验数据，计算了在超级地球到海王星的质量范围内（5-15个地球质量）可能的富冰行星内部结构的详细热演化。我们模型的影响，包括恒星通量和信封质量损失的影响，向内迁移的冰丰富的内部。我们发现，由于在高压下的可渗透性，冰和岩石预计将在数十亿年内在行星内部的大部分地区保持混合。我们还发现，如果没有发生质量损失，迁移到离恒星不同距离的行星孪生子的内部深处通常是相似的。显著的质量损失导致水从表面的岩石中分离出来，并出现不到行星质量1%的挥发性大气。水/蒸汽的大气质量受到冰-岩相互作用的限制。我们的结论是，当冰是丰富的行星内部的行星结构可能会显着不同的标准分层结构的水壳上的岩石核心。类似的结构预计在接近和更远的行星。
2022-01-16 astro-ph.EP physics.geo-ph
