Vývoj magmatického oceánu ve slapově zahřívaných terestrických exoplanetách

Abstract

The thesis focuses on the study of terrestrial exoplanets that are tidally heated, which can give rise to the formation of magma oceans. The primary objective is to analyze the impact and evolution of the magma ocean and thermal processes in two distinct celestial bodies: an Earth-like body and an Io-like body. We model parametrical evolution of thermal and tidal dissipation that are coupled. As part of the thesis, we investigated the influence of orbital, rheological parameters and the effect of surface temperature on the thermal evolution of the mantle. We included scaling relations developed for models heated from below as well as from within. If the tidal heating is sufficiently intense to induce the presence of a molten layer within the body, then mechanical decoupling of part of the mantle occurs, and thus the tidal response changes and less energy starts to dissipate in the body. Two possible cases have been considered for melt distribution: the case where all the melt is retained in the mantle, and the case where some of the melt reaches the surface and hence more efficient heat transfer occurs. 1

Diplomová práca je venovaná skúmaniu terestrických exoplanét, ktoré sú slapovo za- hrievané, vďaka čomu môže dochádzať k vytvoreniu magmatického oceánu. Vplyv a vývoj magmatického oceánu a termálnu evolúciu skúmame pre dve telesá, teleso podobné Zemi a mesiacu Io. Modelujeme slapové zahrievanie a parametrický vývoj teploty, ktoré sú vzájomne previazané. V rámci diplomovej práce sme skúmali vplyv orbitálnych, reologic- kých parametrov a vplyv teploty na povrchu na termálnu evolúciu plášťa. Zahrnuli sme škálovacie vzťahy pre konvekciu založené na parametrizácii modelov primárne zahrieva- ných zospodu a zvnútra. V prípade, že slapové zahrievanie je natoľko veľké, že sa v telese objaví natavená vrstva materiálu, tak dochádza k mechanickému oddeleniu časti plášťa, a teda sa výrazne zmení slapová odozva planéty a začne sa v nej disipovať menej energie. Boli uvažované dva možné osudy taveniny v plášti. Prípad, kedy všetka tavenina ostáva v plášti a prípad, kedy sa časť taveniny dostáva na povrch a tým dochádza k lepšiemu odvádzaniu tepla. 1