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Enregistrement W4412120770 · doi:10.5194/epsc-dps2025-465

The coupled thermal and orbital evolution of lava planets

2025· preprint· en· W4412120770 sur OpenAlexaff
Mahesh Herath, Charles‐Édouard Boukaré, Nicolas B. Cowan, Mathieu Dumberry, Eve J. Lee

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueAstro and Planetary Science
Établissements canadiensUniversity of AlbertaMcGill University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésPlanetAstrobiologyLavaGeologyThermalPhysicsAstronomyPaleontologyMeteorologyVolcano

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

One of the mostfascinating types of exoplanets we have discovered are lava planets. Lava planets are rocky planets that have orbital periods of one day or less. Due to their proximity to the host star and the resulting high stellar flux, they can maintain a permanent dayside magma ocean, with a likely solid nightside. It is however very unlikely they formed in their observed positions. They may have migrated into their current locations via tidal decay. The present state of the magma oceans in the two hemispheres of these planets can be affected by their migratory history. We investigate if a lava planet can have a molten nightside (hence a global magma ocean) resulting from tidal heating during planetary migration. We also aim to determine the process by which lava planets can migrate to their current locations. We created a coupled interior thermal model and orbit dynamics model that leads to a feedback loop between changes in the interior and the orbit. We investigate if tidal dissipation is sufficient to decay an orbit far enough for a rocky planet to become a lava planet. To this end, we included a dynamic tidal dissipation factor Q for the planet interior. The dissipation factor was affected by the changes in the structure of the lava planet interior, which in turn contributes to the changes in the orbit of the planet.We simulated planets between 1.0 and 1.8 Earth-radii and had their internal structures evolve as they migrate from 0.1 AU to 0.006 AU (14 day to 14 hour orbital periods). This range of values are consistent with known lava planets. We conducted a grid search between eccentricities of 0.01 to 0.9 and semi-major axes from 0.01 to 0.1. The goal of the search was to find the optimal conditions that can create a lava planet. We find that a fully molten nightside would at most last about 100 million years through tidal heating at high eccentricities (e > 0.5). Such high eccentricities would only be feasible if the planet began its tide induced migration at distances between 0.03 and 0.06 AU. A partially molten (mushy) nightside can be sustained for billions of years if a small, measurable eccentricity ( 0.0001 < e < 0.001) is maintained in the orbit. In fact, this base eccentricity was vital to allow our model planets to migrate into semi-major axes consistent with sub-one-day orbital periods. Without the base eccentricity, the orbits circularized too rapidly until they stabilized at locations far from their known orbits. To maintain a base eccentricity, the presence of another planet is necessary to give an energy boost to the orbit of the model planet. It was notable that the planets in our simulations exhibited 3 stages in their migration process. There was high eccentricity migration initially where the semi-major axis changed dramatically, followed by orbital stability for billions of years, and finally falling towards the star due to the sustained base eccentricity. The results show that a global magma ocean is unlikely through migration induced tidal heating, but a molten dayside and a mushy nightside is feasible. We also find that tidal decay alone may be unable to cause planetary migration into ultra short period orbits and would require the planet to be in a resonant orbit with an additional outer planet. The thermal-orbital model suggests lava planets in general are falling into their star. If they pass through their current observed orbits at a slow enough pace, they can be observed without showing high variation in orbital period. ​

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,045
Score d'incertitude au seuil0,090

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,005
Tête enseignante GPT0,206
Écart entre enseignants0,200 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2025
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