铁主导的小行星形成与结构
地球与行星天体物理
2025-11-12 v1
摘要
金属富集小行星和铁型陨石被视为分离小行星的核心残留物或氧化物脱除积聚的产物。探讨铁丰富小行星的起源可为理解行星形成机制提供关键线索。我们采用分离模型评估代表性直径约为 200 公里的小行星的内部结构与成分，同时考察氧化态和初始矿物学成分的影响。在太阳系内早期likely存在的氧贫环境以及其他原始盘中，核心比例在 CI、H、EH 和 CBa 等不同基质成分范围内保持相对稳定。其中一些核心可吸收相当数量的硅（10-30% 质量分数），可解释铁富天体中金属分数的存在，而无需 mantle 剥离。相反，在更氧化的条件下形成的小行星，如位于雪线以外的区域，可能具有较小的核心，富集碳、硫（超过 1%）及氧化物。硫富核心（如由 EH 和 H 基质成分形成）可能保持部分熔螋，支持涡旋动力学，甚至驱动硫富火山活动。此外，含碳量高的天体（如 CI 成分）可形成石墨外层。这些变化凸显了初始形成条件在塑造小行星结构中的重要性。未来的任务，如 NASA 的 Psyche 任务，为测量关键元素（Fe、Ni、Si 和 S）的相对丰度提供了机会，从而可区分不同形成场景和小行星结构模型。
引用
@article{arxiv.2511.07764,
title = {The formation and structure of iron-dominated planetesimals},
author = {Terry-Ann Suer and Edgar S. Steenstra and Simone Marchi and John A. Tarduno and Ilaria Pascucci},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.07764},
year = {2025}
}
备注
Accepted for publication in Astronomy & Astrophysics. This version removes referee formatting (no line numbers). Data available at Zenodo: https://doi.org/10.5281/zenodo.17567495