巨大な岩石惑星での火山活動の熱源としての電磁誘導加熱

スーパーアースが恒星に近いと金属コアが電磁誘導加熱されて火山活動する。言うても表面温度1759ｋはマグマオーシャンと言うよりも溶鉱炉やないか。造幣局で見た電気炉みたいな物。以下、機械翻訳。
巨大な岩石惑星での火山活動のドライバーとしての電磁誘導加熱
2020年4月29日に提出
ねらい。3-4 M地球を超える質量の岩石のある超地球上の火山活動の考えられる駆動メカニズムを調査します。これらの惑星のマントル内の高い重力と圧力により、たとえ潮汐加熱と放射性崩壊によるエネルギー放出がかなりのものであっても、深いマントル層での融解を抑制することができます。ここでは、新たに特定された加熱メカニズム、つまり星の磁場による誘導加熱が、マントルの上部にある独特の加熱パターンにより、これらの惑星で火山活動を促進できるかどうかを調査します。この領域では、圧力は、溶融物形成を妨げるほど高くはありません。メソッド。例としてスーパーアースHD 3167bを使用して、惑星の誘導加熱を計算します ' 高温の岩石の多い惑星に典型的な電気伝導度プロファイルと古い不活性星に典型的な中程度の恒星磁場を想定した内部。次に、マントル対流コード（CHIC）を使用して、時間の経過に伴う火山ガスの発生をシミュレーションします。結果。誘導加熱がない場合、ほとんどの場合、HD 3167bでの火山ガス放出はそれほど重要ではありませんが、この加熱メカニズムを含むと、画像が変化し、惑星のマントルからのガス放出が大幅に増加します。この結果は、高い表面温度と組み合わされた誘導加熱が、重要な観測上の意味を持つ巨大な超地球上の火山活動を推進できることを示しています。

図1.超地球の密度と導電率のプロファイル
HD 3167b、40％の鉄と60％のケイ酸塩の組成、および1759 Kの表面温度で
コードCHIC（Noack et al。2016）。 比較のために、地球には
約32％の鉄分。 プロファイルはGunther＆Kislyakova（2020）から採用されました。


図2.惑星HD 3167b内部のエネルギー放出
鉄の質量分率が40％のさまざまな強度の恒星磁場の伝導率プロファイル。 軌道傾斜
85です。 エネルギーは惑星の上部10％で解放されます
マントル。 影付きの領域は、放射性熱源を示しています
システムの形成時間（上限）と6 Gyr（下限）。


図3.磁場について図2に示す加熱を想定した、HD 3167bからのCO2、CO、H2O、およびH2の総ガス放出
ホスト星の0、1、5、および10 Gです。誘導加熱は、惑星での火山活動のはるかに早い時期に始まり、
数十バールのガス放出。 左パネル：低（地球のような）粘度のケース。 右パネル：マントルの粘度が1倍増加の100。

4.結論
私たちのシミュレーションは、Gunther＆Kislyakova（2020）byの提案を裏付けています　は、誘導加熱が火山性を高めることができる
大規模な地球での活動。これらの調査結果は、ARIELなどの観測ミッションにとって非常に重要な意味を持っています。
JWST、およびこれらの巨大な太陽系外惑星の将来の分光観測により、典型的な組成の大気または外圏の存在が明らかになった場合の地上施設
火山のアウトガス。以前は、火山活動のいくつかの兆候55 Cnc eで検出されました（Demory et al。2016; Ridden-Harper他2016）。誘導加熱と高い表面温度は火山活動の重要な推進力となり得る
約4地球の質量を超える質量を持つ岩の多い超地球上の活動。表面を持つ非常に接近した惑星の場合
1000 Kを超える温度では、薄い鉱物の雰囲気がも形成する（伊藤ら2015）。人を区別することができます
大気の組成を調査することによる2つの大気のタイプ。
CO2、CO、N2、H2、H2O、H2S、S2（Gaillard＆Scaillet 2014）、およびとりわけNa、Mg、SiO、Oなどが優勢なミネラル雰囲気（Miguel et al。2011; Ito et al。2015）。
この記事では、次の相互作用を考慮していません周囲の恒星風プラズマと火山の大気。
そのような相互作用は、近くの磁場を混乱させます
惑星とマントルで生成された誘導応答を変更することができます。重要な影響には、新たに拾い上げられた大気イオン、可能なアルフェン波電流
惑星の電離層を通って流れることができ、からの反磁性新しくピックアップされたプラズマ（例えば、Khurana et al。1998; Saur et al。2004）。
プラズマ相互作用はより複雑なフィールドを生成します　惑星の近くの構造;たとえば、フィールドは上流で強くなり、下流で弱くなる可能性があります。誘導効果が発生し、囲まれた身体でも観察可能
埋め込まれたガリレオ衛星の場合のように、プラズマによって木星の磁気圏プラズマ（Zimmer et al。
2000; Khurana et al。 2011;ロス等。 2017）そして火星のために、それは太陽風の流れと相互作用します。最近では、電磁誘導が大きな水に電力を供給できることを示した
現在、ヨーロッパの海で（Gissinger＆Petitdemange 2019）。オン火星、惑星間変動への誘導応答
磁場が測定され、惑星のマントルの導電率プロファイルを再構築することができました（Civet
＆Tarits 2014）。 HD 3167bでは、プラズマ効果の包含より複雑な誘導の生成につながる可能性があります
双極子磁場と比較した惑星内部の磁場　ここで検討した。を使用してこれらの影響を徹底的に調査
MHDシミュレーションと既存のものと同様の風モデル文献（例えば、Johnstone et al。2015; Cohen 2017; Boro
サイキア他2020）が果たす役割に光を当てる必要があるプラズマ効果による。
最近、Gunther＆Kislyakova（2020）が観察しました¨
VLTでのUVESによるHD3167bの輸送中および輸送外
に由来する行の存在を検索するため
可能性のある火山を検出することを目的とした惑星の外気圏
またはミネラル雰囲気。彼らはこのような行を検索しました
Na D1; 2およびCaII H＆Kライン、および多数の[S II]、[S III]、
火山活動のトレーサーである[O III]行。彼らは、線フラックスと恒星フラックスの比率の上限を導き出しました。
CaII H＆Kラインの派生上限は1：5・10-3でした
7：2・10-4および3：3・10-4およびNaD1; 2線の場合。
これらの上限は、Ridden-Harperらによる55 Cnc eでの以前の検出とほぼ等しいという事実。 （2016）ショー
すべての超地球がこれらの線を継続的に示すわけではなく、
それらは可変かもしれません。これは、さらなる観察、
異なる波長で、異なる機器で
ARIELとJWSTが必要です。
謝辞。 KKはオーストリア科学基金による支援を認める
（FWF）NFNプロジェクトS116-N16およびサブプロジェクトS11604-N16。著者は感謝します
ウィーン大学のアーウィンシュレディンガーインスティテュート（ESI）
テーマ別プログラム「天体物理学的起源：星からの経路」の会議
追加のサポートを提供するための「ハビタブルプラネットへのフォーメーション」とユーロプラネット
このプログラムのために。