行星如何通过卵石吸积生长。III. 内部成分梯度的浮现

在形成过程中，行星因持续吸积固体物质而形成巨大、炽热的大气。习惯上假定所有固体最终抵达中心构成由难熔物质组成的“核”，而包层保持无金属。然而，近期工作以及JUNO任务的观测表明，这种区分可能并非如此清晰。事实上，小的硅酸盐、卵石尺寸的颗粒在大气中撞击升华温度（T ~ 2,000 K）时会升华。本文中我们扩展先前的解析工作，以计算此种卵石吸积情景下行星的性质。我们进行吸积行星大气的1D数值计算，求解恒星结构方程，并辅以描述氢/氦-硅酸盐蒸气混合物的非理想状态方程。计算在金属总质量等于H/He气体质量处终止，我们在数值上确认此为失控气体吸积的开始。当卵石在抵达核之前升华时，可用的（吸积）能量不足以将致密的、富蒸气的下层与较低金属性的高层混合。因此，Z随半径递减的渐变结构乃是卵石吸积行星形成的自然结果。我们进一步强调，（小）卵石可作为主导的不透明度来源，阻止快速冷却，并为（迷你）海王星在富气体盘中存活提供一条途径。尽管如此，一旦卵石吸积衰退，大气迅速澄清，继之以失控气体吸积。我们认为大气循环是阻滞这些行星包层增长的更可能机制。