サブネプチューンの記憶 I. 非効率的なマントル冷却とケイ酸塩の雨の影響

要旨：私たちは、サブネプチューン（半径が約1.5から4R⊕の範囲）の系外惑星の内部構造の進化を、熱的および組成的な進化を全体構造に一貫して結びつけるアップグレードされた進化コードAPPLEを使用して探求します。私たちは、対流混合を伴う安定した成層領域を取り入れ、初めて、ケイ酸塩-水素混合物の相分離に関する第一原理の結果を組み込んで、サブネプチューンのEnvelopeにおけるケイ酸塩の雨をモデル化します。非効率的なマントル冷却により、Gyrの年齢において十分な熱が保持されることを示します。マントルからEnvelopeへの熱輸送の非効率性だけで、遅い時期には膨張した半径がアディアバティックモデルが予測するものより約10%大きく保たれます。ケイ酸塩の雨は、Envelopeの質量と初期の金属含量に応じて、半径に約5%の追加を寄与する可能性があります。ケイ酸塩-水素の不混和領域は、Envelope-マントル境界層のはるか上に位置し、Envelopeを上部の水素豊富区域と下部の金属豊富区域の二つに分けます。ケイ酸塩の雨が発生すると、雰囲気にはケイ酸塩が不足して見える一方で、半径は遅い年齢でも膨張したままです。非効率的なマントル冷却の影響を示すために、GJ 1214 b、K2-18 b、TOI-270 d、TOI-1801 bの内部進化モデルを提示し、薄いEnvelopeを持つ熱い液体のケイ酸塩マントルが彼らの半径と平均密度を再現し、水の世界の解釈に代わるものを提供しています。これらの結果は、平均密度から推測された全体組成が、マントルの熱的状態とEnvelopeの混合/相分離の履歴を考慮に入れる必要があることを示唆します。そのような熱の「記憶」は、金属量がより正確に測定される場合、形成のエントロピーと温度を制約する可能性があります。