从星际空间经行星形成追踪宜居地球的生命原料
地球与行星天体物理
2015-12-02 v1
摘要
我们利用 C/N 比作为生命关键成分输送到新生类地世界的监测指标。我们检验了星际介质、彗星、球粒陨石和类地行星的总元素 C 和 N 含量及其比值；其中包括对硅酸盐地球 (Bulk Silicate Earth, BSE) 的更新估算（C/N = 49.0 ± 9.3）。利用盘化学的动力学模型以及原始分子的升华/冷凝温度，我们认为有机冰和宏观分子（难熔或碳质尘埃）有机物质可能是初始的 C 和 N 载体。盘中的化学反应可产生约 1-12 的星云 C/N 比，与彗星以及估算的星子低端值相当。在富挥发分原始天体和经历热/吸积变质作用的较大贫挥发分天体之间，追踪到 C/N 比的增加。因此，吸积到类地行星的主导物质的 C/N 比应高于碳质球粒陨石或彗星中所见。在行星形成过程中，我们探索了由于核形成和大气逃逸导致进一步挥发分损失及相应 C/N 变化的情景。关键过程包括大气中氮的相对富集和核优先隔离碳。因此，高 C/N 的 BSE 比值最好由吸积热加工天体后再经历大规模大气损失来满足。如果挥发分在核中的隔离有效，这两种效应必须更为显著。这些过程的随机性暗示生物圈必需物质的表面/大气丰度可能存在差异。
引用
@article{arxiv.1507.04756,
title = {Tracing the Ingredients for a Habitable Earth from Interstellar Space through Planet Formation},
author = {Edwin A. Bergin and Geoffrey A. Blake and Fred Ciesla and Marc M. Hirschmann and Jie Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:1507.04756},
year = {2015}
}
备注
Accepted by PNAS per http://www.pnas.org/content/early/2015/07/01/1500954112.abstract?sid=9fd8abea-9d33-46d8-b755-217d10b1c24b