通过测量气态巨行星中的难熔元素含量打破形成历史的简并性

将行星形成与大气成分联系起来一直是行星科学界的长期目标。迄今为止，大多数建模研究集中于预测巨行星大气中重元素的富集和C/O比。尽管这一框架为气态巨行星系外行星的潜在形成位置提供了有用约束，但仅依靠碳和氧的测量不足以确定某颗气态巨行星的起源地。在此，我们表明表征难熔元素（如硅、铁）的丰度可以打破这些简并性。难熔元素在盘的大部分区域以固相存在，因此其大气丰度反映了形成过程中的固-气吸积比。我们引入了一个新框架，以三种比值的形式参数化气态巨行星系外行星的大气丰度：Si/H、O/Si和C/Si。Si/H追踪行星的固-气吸积比，大致等同于早先的“金属丰度”概念。对于O/Si和C/Si，我们基于太阳系陨石已知信息和原行星盘内热加工变化的最新认识，给出了它们随距离和时间变化的全局图景。我们表明，超热木星是使用此框架进行大气表征研究的理想目标，因为我们可以测量气相中难熔元素、氧和碳的丰度。最后，我们提出具有硅酸盐云和低水丰度的热木星可能在其烟炱线与水的雪线之间吸积了包层。