原行星盘中的氮载体

原行星盘中元素氮的主要储库尚未通过观测确认。可能的候选者是 HCN、NH$_3$ 和 N$_2$。由于挥发性差异巨大，这些载体的相对丰度决定了星子成分随盘半径的分布。为了向地球及潜在宜居系外行星输送哪怕少量的氮，很可能需要将氮大量封存在挥发性低于 N$_2$ 的载体中。虽然在内盘（$<10$ au）中已探测到少量 HCN，但迄今为止仅获得了内盘 NH$_3$ 相对不敏感的上限。我们展示了温暖 NH$_3$ 10.75 $\mu$m 波段的新 Gemini-TEXES 高分辨率光谱，并使用二维辐射传输建模将先前的上限提高了一个数量级，在 1 au 处达到 $\rm [NH_3/H_{nuc}]<10^{-7}$。这些 NH$_3$ 丰度显著低于星周包层中冰的典型丰度（$[{\rm NH_3/H_{nuc}}]\sim 3\times 10^{-6}$）。我们还利用 Spitzer 档案光谱一致地反演了内盘 HCN 气体丰度，并利用地面 4.7 $\mu$m 档案光谱推导了原恒星包层中 HCN 冰丰度的上限（[HCN$_{\rm ice}$]/[H$_2$O$_{\rm ice}$]$<1.5-9$%）。我们将 NH$_3$/HCN 比率确定为盘内化学演化的指标，并利用该比率提出内盘中的氮被高效地从 NH$_3$ 转化为 N$_2$，显著增加了行星形成区域中氮的挥发性。