행성과학·태양계
초기 지구의 수소 농후 원시대기와 산화된 마그마 바다의 결합 진화: 용존 H2 수송을 통한 효율적 H2O 생성
지구 최종 집적 단계의 거대 충돌로 형성된 전 지구적 마그마 바다는 하부 맨틀 압력에서 일어나는 Fe²⁺ 불균등화 반응과 그 결과로 생긴 금속철의 핵 분리를 통해 산화될 수 있었으나, 동시에 지구는 마그마 바다와 화학적 비평형 상태인 H2 농후 원시대기를 가졌을 가능성이 있다. 연구진은 마그마 바다와 대기 사이 경계층의 확산 수송, 용융체 내 산화·환원 반응, 공존하는 상들 사이의 산화물 성분과 H2O 분배, 원시대기를 통한 행성 냉각을 포함한 대기-내부 결합 진화 모델을 개발했다. 표면에서 냉각된 고밀도 용융체의 부력 전도로 경계층이 더 자주 갱신될수록 대기 중 H2의 마그마 바다 유입과 이어지는 H2O 생성이 효율적으로 일어나, 마그마 바다가 하부 맨틀까지 닿을 만큼 깊고 뜨거울 때 약 10⁴년 내에 대기와 마그마 바다가 화학적으로 평형에 이르는 것으로 나타났다. 또한 대기와의 산화·환원 교환이 응고에 따른 마그마 바다의 산화 상태 변화를 완충해 결합계가 극단적으로 산화되거나 환원되는 것을 막았다. 연구진은 이러한 결합 진화가 환원성 H2 농후 대기를 유지하면서도 초기 지구의 물 보유량에 기여했을 수 있다고 제안한다.
arXiv astro-ph.EP (행성계)
