原月球盘中氢的物种形成与溶解
地球与行星天体物理
2016-05-25 v2
摘要
尽管月球起源伴随极高温度，近年来在阿波罗样品中已明确观测到以OH形式存在的原生水。此类观测引发了关于月球氢丰度与分布的问题。在此，我们研究相关的月球H起源问题：观测到的氢是继承自潮湿地球但部分在起源过程中耗损的更大初始库存的残余，还是氢从月球物质中定量丢失，而水是在起源序列之后通过后续撞击输送到月球储库？受近期结果表明月球起源期间氢从地球引力场逃逸程度有限所推动，我们将新开发的液-气硅酸盐热力学模型应用于原月球盘，以探究巨型撞击后高能余波中H作为微量元素的行为。我们发现：(1) 在考虑的温度下（3100-4200 K）预存的含H分子迅速解离，且蒸发的氢主要以OH(v)、H(v)和MgOH(v)形式存在，覆盖原月球盘遇到的几乎全部热状态范围；(2) 尽管这种蒸气物种多样性降低了水逸度并有利于氢从共存液体中析出，但蒸气大气与盘液体的平衡导致H显著溶解到原月球岩浆中；(3) 此环境下的平衡H同位素分馏限制在< 10 per mil，且最近推断的月球D/H的地球特征若原月球盘中液-气平衡是产生月球氢的过程，则应精确到此种程度。综合来看，这些结果暗示溶解是确立月球H丰度的过程。
引用
@article{arxiv.1603.06526,
title = {Speciation and Dissolution of Hydrogen in the Proto-Lunar Disk},
author = {Kaveh Pahlevan and Shun-ichiro Karato and Bruce Fegley},
journal= {arXiv preprint arXiv:1603.06526},
year = {2016}
}
备注
37 pages, 5 figures, 2 tables; added typos, updated figures