深海溶解了水冰行星的岩石外殼

冰行星表面深處發生了什麼？是否有液態水，如果是，它如何與行星岩石「海底」相互作用？新的實驗顯示，在介於地球大小和地球六倍之間的水冰行星上，水會選擇性地從典型的岩石礦物中濾出鎂。在實驗室裡，科學家創造了壓力高達十萬大氣壓、溫度超過攝氏一千度的環境，並以類似但比海王星和天王星小的行星進行模擬。

韓國首爾延世大學的金泰亨（Taehyun Kim 譯音）領導的一個國際研究團隊進行了一系列具有挑戰性的實驗，顯示了水是如何在20 至 40 GPa（GigaPascal）的壓力下從某些礦物質，如鐵方鎂石和橄欖石中強烈地濾出氧化鎂。這相當於地球上大氣壓的二十萬到四十萬倍，溫度高於一千五百 K，這種條件存在於富含水的亞海王星（sub-Neptune）系外行星的水層底部和岩石地函之間的界面。研究團隊成員的德國地球科學研究中心的科學家塞吉奧·斯齊亞萊（Sergio Speziale）說：這些發現為海王星和天王星等大型冰行星的熱歷史打開新的局面。

科學家得出的結論是，在水層和下方的岩石地幔（rocky mantle）之間的界面上，氧化鎂的強烈溶解可能會在具有適當大小和組成的、富含水的亞海王星系外行星（如TRAPPIST-1f）中產生行星歷史早期熱階段的化學梯度。這些在行星海底具有差異化分佈的氧化鎂梯度可以在其長期的冷卻演變過程中得到部分保留。

【圖：互聯網；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】研究全文刊登在2021年5月26日出版的《自然-天文學》期刊

TRAPPIST = TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope = 凌日系外行星及原行星小望遠鏡星表