冰状行星质的生长与热力学演化

冰状行星质可能为地球型行星供给挥发性物质，并作为外太阳系冰质天体的构成单元。天目-2号探测器收集的龙宙 C 型小行星样本显示其低温历史伴随水合变质和有机物。相比之下，铁镍矿石中类似碳酸盐岩石的同位素比值暗示其曾暴露于更高温度。这表明冰状行星质的热力学演化呈现高度多样性。由于直接探索仅提供局部数据，理解这种多样性需要将观测结果与包含关键演化过程的模型计算进行比较。我们构建的模型包括径向生长、撞击加热、水相变、水合变质及结构分层，以重新评估 CAI 形成后 100 万年内冰状行星质的热力学演化。模型考虑最终半径（10-1000 km）、生长起始时刻（形成 CAI 后 1.0 或 2.0 万年）、生长持续时间（0.4 或 4.0 万年）及生长模式（线性或爆发）。结果表明，较大的行星质通常达到更高温度，但生长时机和模式对热力学演化具有显著影响。早期聚合可导致更高温度，部分天体可达到 Fe-FeS 共熔点（1250 K），而延迟或持续的生长则降低加热。我们的结果表明，保持低于 40 摄氏度的龙宙材料，可能形成于含水矿物层表层附近。这即使在数百公里尺度的行星质中也可能实现，因而通过对流实现热量的有效传递。若 CAI 形成后 2.0 万年开始聚合、用 0.4 万年完成，则该天体的广泛区域都可能产生龙宙的材料。