岩石行星形成过程中挥发性元素的分布
地球与行星天体物理
2023-12-01 v1 大气与海洋物理
地球物理
摘要
核偏析与大气形成是岩石行星形成过程中重新分配其内外挥发性元素——氢(H)、碳(C)、氮(N)和硫(S)——的两大主要过程。挥发性元素按定义会富集于气态储库并形成大气。然而，在行星形成的早期条件下，这些元素也可表现为亲铁性（即亲铁）并富集于成核金属中。当前的核形成模型表明，金属-硅酸盐反应在宽广的压力、温度和成分空间内发生，最终决定了岩石行星核与硅酸盐部分的化学组成。此外，挥发性元素在岩浆中的溶解度决定了它们在行星内部与大气之间的传输，近来在强辐照、可能熔融的系外行星背景下这一问题受到更多关注。近期，实验研究挥发性元素在关乎岩石行星形成的宽泛条件范围内的金属-硅酸盐与岩浆-气体交换系数取得了显著推进。定性地，金属-硅酸盐分配研究的结果表明岩石行星的核可能是挥发性元素的主要储库，尽管会有大量元素保留在地幔中。溶解度研究的结果暗示，在氧化条件下，大部分H和S被封存在岩浆洋中，而大部分N脱气进入大气，C在大气与内部之间近乎均分。在还原条件下，几乎所有N都溶解于岩浆洋，大气成为C的主导储库，而H在内部与大气间分布更趋均衡，S仍主要留存于内部。
引用
@article{arxiv.2311.18262,
title = {The distribution of volatile elements during rocky planet formation},
author = {Terry-Ann Suer and Colin Jackson and Damanveer S. Grewal and Celia Dalou and Tim Lichtenberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.18262},
year = {2023}
}