原行星盘中外层太阳系成分中 H3+ 对稀有气体的封存
天体物理学
2009-11-13 v1
摘要
我们研究了在类似于原行星盘冷却时期（即冰质星子形成时期）的气相条件下，离子 H3+ 以 XH3+ 络合物形式（其中 X = 氩、氪或氙）封存稀有气体的效率。我们表明，XH3+ 络合物在气相中形成非常稳定的结构，其结合能远高于 X-H2O 水合物或纯 X-X 凝聚体结构中涉及的结合能。这意味着，在存在 H3+ 离子的情况下，氩、氪或氙更可能以嵌入气相的 XH3+ 络合物形式被封存，而不是在原行星盘冷却过程中形成冰。匮乏的程度取决于有多少 H3+ 可用于并有效地捕获稀有气体。在太阳星云的稠密中层气体中，H3+ 是由高能粒子（如宇宙射线或年轻太阳喷射出的粒子）电离 H2 形成的。即使使用宇宙射线电离率的最大估计值，我们计算出 H3+ 的丰度分别比氙和氪的丰度低两个和三个数量级。另一方面，估算年轻太阳引起的电离具有很大的不确定性，但仍保留了拥有足够 H3+ 以使氪和氙捕获有效的可能性。最后，正如文献中所讨论的，附近超新星的存在可能提供额外的 H3+ 形成源。最近的太阳系观测显示，泰坦和彗星中 Ar 存在匮乏，Kr 和 Xe 的匮乏甚至更为严重。在本文中，我们考虑了这种匮乏是由上述过程引起的可能性，即太阳星云中 H3+ 离子对这些稀有气体的捕获。
引用
@article{arxiv.0709.3624,
title = {Sequestration of noble gases by H3+ in protoplanetary disks and outer solar system composition},
author = {Olivier Mousis and Francoise Pauzat and Yves Ellinger and Cecilia Ceccarelli},
journal= {arXiv preprint arXiv:0709.3624},
year = {2009}
}
备注
Accepted for publication in Astrophysical Journal