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太阳系原行星盘中的化石化凝结线

地球与行星天体物理 2016-02-17 v1

摘要

类地行星和内小行星带中占主导的小行星是缺水的。然而,在原行星盘中,温度理应在盘被光蒸发之前早已降至水凝结温度以下。因此,内太阳系整体的缺水现象令人困惑。我们表明,即使内盘变冷,也不可能发生水的直接凝结。这是因为雪线向太阳移动的速度比气体本身更慢。雪线扫过的一定日心距离范围内冰的出现只能归因于来自外盘的冰粒径向漂移。然而,如果存在质量足够大的行星,粒子的径向漂移会被中断,因为盘在行星轨道外侧恰好获得了超开普勒旋转。由该结果,我们提出木星的先驱体在雪线仍在约 3 AU 时达到了约 20 个地球质量。这有效地将该雪线化石化于该位置。尽管冷却,木星轨道内的盘仍保持缺冰状态,因为来自外系统的冰粒流被该行星拦截。此情景预言,无巨行星的行星系统其内区应比我们的系统富含多得多的水。我们还表明,类地行星形成模型中为解释水星的小质量及其轨道内无行星所需的位于 0.7 AU 的星子盘内边缘,可能源于硅酸盐凝结线,该线在产生星子种子的流不稳定性阶段结束时化石化。因此,当盘冷却时,硅酸盐粒子开始在 0.7 AU 以内向内漂移而不被升华,但它们不能被任何预存的星子吸积。

关键词

引用

@article{arxiv.1511.06556,
  title  = {Fossilized condensation lines in the Solar System protoplanetary disk},
  author = {A. Morbidelli and B. Bitsch and A. Crida and M. Gounelle and T. Guillot and S. Jacobson and A. Johansen and M. Lambrechts and E. Lega},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1511.06556},
  year   = {2016}
}

备注

In press in Icarus