冰砾吸积向类地胚胎的水输送

标准吸积盘模型表明，太阳星云中的雪线在星云演化的晚期迁移到地球轨道内侧。在此晚期阶段，大量冰可能以毫米至分米大小的砾石形式从外部区域输送到1 AU。这引发了为何现今地球如此缺水（海洋质量仅占地球质量的0.023%）的问题。本文中，我们假设外部盘区域没有机制阻止砾石流，量化了雪线迁移后类地胚胎吸积的冰砾量。我们使用简化版的凝聚方程来计算原行星盘中冰砾的形成与径向向内漂移。胚胎的砾石吸截面积使用近期研究给出的解析表达式计算。我们发现类地胚胎的最终质量与含水量强烈依赖于气体盘的径向范围、盘湍流强度以及雪线到达1 AU的时间。盘的径向范围设定了砾石流的寿命，而湍流决定了胚胎所在中平面处砾石的密度。我们发现只有当盘致密（< 100 AU）、1 AU处湍流强、且雪线在盘形成后晚于2-4 Myr到达1 AU时，胚胎的最终含水量才低于0.023 wt%。如果太阳星云延伸至300 AU，除非雪线迁移缓慢，最初岩质的胚胎将演化为1-10地球质量的冰行星。如果原地球含有约1 wt%的水（可能由地球外核的密度亏损所暗示），则原地球的形成可能在较弱湍流和较早（>0.5-2 Myr）雪线迁移下成为可能。