化学演化的行星形成盘中间平面中的分子丰度与C/O比

系外行星大气被认为是由行星形成盘中间平面中的气体以及卵石和星子吸积而成。这种物质的化学成分通常被假定在盘寿命期间保持不变。然而，化学作用会改变这种造星物质中分子的相对丰度。为了评估行星形成时期盘化学的影响，利用广泛的动力学化学气-粒反应网络随时间演化化学物种的丰度。在高度电离条件下，原行星盘中间平面的化学演化在几乘 $10^{5}$ 年后变得显著，并且在 H$_{2}$O 和 O$_{2}$ 冰线之间直到 7 Myr 仍在进行。重要的是，主要含碳和含氧分子丰度的变化意味着盘中间平面中气体和冰的C/O比的传统“阶跃函数”（由 H$_{2}$O、CO$_{2}$ 和 CO 冰线处的急剧变化定义）随时间演化，而不能假定为固定不变。此外，在较低温度（< 29 K）下，与颗粒碰撞的气态CO转化为CO$_{2}$和其他更复杂的冰，降低了O$_{2}$和CO热冰线之间的CO气体丰度。这种效应可在高于其结合能所指示的温度处模拟出CO冰线。盘中间平面的化学是由电离驱动的，并随时间演化。为了可靠预测形成中行星的大气成分，并将观测到的系外行星大气C/O比与大气在盘中间平面中形成位置和方式联系起来，需要将化学演化考虑并纳入行星形成模型。