天文学：サブネプチューンとスーパーアースにおけるコアとエンベロープの間での混和性

サブネプチューンとスーパーアースは銀河系で最も多い種類の惑星であり、太陽系のいかなる天体とも似ておらず、その半径は地球と海王星の半径の間にある。サブネプチューンとスーパーアースの構造と起源に関しては、基本的な問題が残されている。スーパーアースが岩石質組成を持つのに対し、サブネプチューンはより大きな半径領域で異なる集団を形成し、岩石質のコアとそれを取り囲む水素に富んだエンベロープからなると考えられている。コア–エンベロープ界面の極端な条件（数ギガパスカルおよび数千ケルビンを超える）では、コアとエンベロープの間で反応が起こり得ると思われるが、そうした反応の性質と程度は不明である。本論文で我々は、密度汎関数理論によって駆動される第一原理分子動力学を用いて、ケイ酸塩と水素が、妥当なコア–エンベロープの圧力–温度条件の広い範囲にわたって完全に混和することを示す。我々は、シラン、SiO、水の化学種を生成する、水素とケイ酸塩の間の広範な化学反応に混和性の起源を見いだした。これらの化学種は、現在進行中のあるいは将来のミッションで観測される可能性がある。コアとエンベロープの間での混和性は、惑星が進化するにつれて惑星の水素の大部分をコアに溶解させコアとエンベロープの間で水素の交換を駆動することによって、サブネプチューンおよびスーパーアースの進化に大きな影響を及ぼす。

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