铅矿质化元素在类地行星碎粒沉积中的耗竭
地球与行星天体物理
2026-01-15 v1
摘要
由碎粒沉积生长的原始行星会从周围星云中捕获巨大的氢氦大气。碎粒通过此类大气时持续释放引力势能，加热大气和碎粒。在这种条件下，大型原始行星上方的大气温度足够高，以至于熔化硅酸碎粒，支持持续的火山洋，并驱动挥发性物种的蒸发。由于该大气对星云开放，挥发性物种的某些蒸发是不可避免的。本文分析了来自碎粒沉积的类地原始行星中中等挥发性元素的耗竭。我们考虑富含 Si、Na、K 和 Zn 相对于地球的硅酸碎粒，沉积穿过含有这些相同挥发性元素的氢氦混合气。我们表明，挥发性元素的耗竭关键取决于原始行星质量、大气排放的时间尺度以及碎粒成分。原始行星质量效应尤为强烈。对于排放时间尺度为几百年，我们发现 Zn 在约 0.4 地球质量时开始显著耗竭，Na 和 K 在约 0.6 地球质量时耗竭，而在更小质量的行星上这些元素的耗竭可以忽略不计。通过采用与地球主要元素丰度相匹配的碎粒成分，广泛地与地球中中等挥发性元素的耗竭趋势一致，方法是将一个大型（约 0.7 地球质量）挥发性耗竭的目标原始行星与一个或多个较小且耗竭程度较低的冲击体相合并。
引用
@article{arxiv.2601.08958,
title = {Depletion of moderately volatile elements by pebble accretion in Earth-like planets},
author = {Peter L. Olson and Zachary D. Sharp and Susmita Garai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.08958},
year = {2026}
}