【摘 要】
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表面温度变化对类地行星内部动力学过程有着重要影响,它不仅影响板块构造是否能在行星上发生,同时与行星热演化密切相关。另一方面,内部热结构与磁场的演化对类地行星的宜居性也起着决定性影响。对于部分类地行星如金星,其气候演化可能经历了从宜居温度向温室气体失控的高温地狱的转变。本文主要讨论地幔对流系统对于表面温度剧变的响应,我们利用区域球坐标系下地幔对流数值模拟研究了内部热结构以及地幔柱性质在不同幅度、持续
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表面温度变化对类地行星内部动力学过程有着重要影响,它不仅影响板块构造是否能在行星上发生,同时与行星热演化密切相关。另一方面,内部热结构与磁场的演化对类地行星的宜居性也起着决定性影响。对于部分类地行星如金星,其气候演化可能经历了从宜居温度向温室气体失控的高温地狱的转变。本文主要讨论地幔对流系统对于表面温度剧变的响应,我们利用区域球坐标系下地幔对流数值模拟研究了内部热结构以及地幔柱性质在不同幅度、持续时间的温度跳变作用下的时间演化,尤其关注地幔潜温以及核幔边界处热流值的演变,以了解表面温度变化对于地壳生成速率和地核发电机驱动的影响,同时探讨了不同模型参数设置对于模拟结果的影响。结果表明:（1）大于400K的表面温度跳变使得地幔对流系统发生显著改变,内部温度迅速升高,地幔潜温在10亿年内可变化约100K,使得洋壳平均厚度产生几公里至十几公里的增厚。（2）表面温度跳变使得核幔边界处热流值快速降低,考虑模型存在地核长期冷却以及放射性衰变生热的情况下,幅度较大跳变可能会导致地核发电机的关闭。（3）高温条件下地幔柱活动受到抑制,面积降低,在跳变影响下将诱发更多地幔柱生成。这项研究进一步指示了气候长期演化对于类地行星内部热演化以及磁场活动在数十亿年时间尺度上的重要性。
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