地球与行星组成的物理化学控制因素
地球与行星天体物理
2025-12-02 v1
摘要
尽管地球行星形成于原行星盘，但其组成与太阳纤维凝结物的组成存在显著差异。金属核心将行星的氧化还原状态（Os）固定在从5（水星）到比铁-赭石缓冲剂低 1 对数单位的数个数量级，这远高于星际气体的氧化还原状态。其氧化特性与对太阳纤维中挥发性元素缺乏相联系。不同温度（）下，太气体凝结物的 Fe/O（质量比）为 0.93（ = 1250 K）至 0.81（ = 400 K），远低于地球（1.06）。由于 Fe(s) + H2O(g) = FeO(s) + H2(g) 反应在 <600 K 时进行，温度较低的 moderately 挥发性元素（MVEs）已凝结，氧化的行星应富含挥发性元素，反之亦然。然而观测到的现象并非如此，这表明行星并非从平衡纤维凝结物中形成，或经历了额外的挥发性元素耗尽/O 变化。事实上，小型 telluric 物体（月球、小石星）中的 MVEs 指示其在 IW-1 和 1400-1800 K 条件下近似平衡蒸发/凝结。较大 telluric 物体（地球、火星）中挥发性元素缺乏的但接近 chondritic 的同位素特征，反映了不同挥发性元素耗尽程度的物体混合，此后被富含挥发性元素的物体所覆盖。在 BSE 的 Cr-和 Ti 同位素中，这种未耗尽物体被提出为 CI 铁岩石。6% CI 于类似 enstatite chondrite 的原始地球中添加可匹配地球。然而，由于地球是更重元素同位素异常的终极成员，现有陨石单独无法解释其化学和同位素组成。相反，地球部分或几乎全部来自一种 NC-like 的缺失成分。如果是这样，内太阳系天体（包括地球和火星）的氧化且挥发性不足的特性是 NC 储量的固有属性。
引用
@article{arxiv.2512.00373,
title = {Physicochemical Controls on the Compositions of the Earth and Planets},
author = {Paolo A. Sossi and Remco C. Hin and Thorsten Kleine and Alessandro Morbidelli and Francis Nimmo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.00373},
year = {2025}
}