木星由超太阳气体形成的可能性

二十多年前，伽利略探测器对木星大气成分进行了原位测量，发现 C、N、S、P、Ar、Kr 和 Xe 的丰度均富集至其原太阳值的 1.5–5.4 倍。朱诺号近期的测量证实了超太阳 N 丰度，并发现 O 丰度相比其原太阳值富集了 1–5 倍。在此，我们旨在确定原太阳星云（以下简称 PSN）中气体与固体成分的径向与时间演化，以评估木星当前成分通过直接吸积超太阳气体获得的可能性。为此，我们建立了一个一维 $\alpha-$黏性吸积盘模型，包含尘埃与冰粒子的径向输运及其蒸气，以及它们的升华与凝结速率，以计算 PSN 的成分。我们发现，木星包层的成分仅能由其从 PSN 气体吸积（$\alpha \le 10^{-3}$）解释，或由其从蒸气与固体混合物吸积（$\alpha>10^{-3}$）解释。在盘演化 100 至 300 kyr 之间，4 AU 处（即 H$_2$O 与 CO$_2$ 冰线位置之间）PSN 的成分重现了木星中测得的成分。我们的结果既与核吸积模型相容——其中木星将通过晚期富挥发物星子的吸积获得其金属丰度，也与引力坍缩情景相容——其中原木星的成分与 PSN 相似。