超级地球的形成与化学组成

超级地球是数量最多的系外行星群体，通过它们的平均密度推断，其组成呈现出丰富的多样性。本文我们提出了一个模型，将演化盘中的平衡化学与核心吸积相结合，追踪行星形成过程中吸积到其上的物质。为此，我们旨在解释超级地球为何如此频繁地形成，以及它们如何获得如此多样化的组成。我们模型的一个关键特征是盘的不均匀性，即行星陷阱，其充当快速 I 型迁移的屏障。我们包含的陷阱有死区（可由宇宙射线或 X 射线电离引起）、冰线和热过渡区。我们发现，在寿命足够长的盘（$\gtrsim$ 4 Myr）中，所有陷阱都会产生类木行星。在这些盘中，热过渡区和 X 射线死区中的行星形成产生热木星，而冰线和宇宙射线死区产生位于约 1 AU 处的类木行星。超级地球的形成发生在短寿命盘（$\lesssim$ 2 Myr）内，此时盘在行星处于缓慢气体吸积阶段时被光致蒸发。我们发现超级地球的组成范围从干燥多岩（质量分数 < 6% 冰）到具有大量水含量（质量分数 > 30% 冰）的都有。陷阱在我们的结果中起着至关重要的作用，因为它们决定了特定行星可以从盘中的何处吸积，以及它们能够获得何种组成。