Early Initiation of Inner Solar System Formation at Dead-Zone Inner Edge
内太阳系具有独特的轨道结构，其中水星轨道内没有行星，质量集中在金星和地球轨道周围。这些特征的起源仍然不清楚。我们提出了一个新的概念，内太阳系的积木形成在死区内边缘的早期阶段的原太阳盘的演化，在那里的磁盘被有效地加热盘吸积。首先，我们计算了尘埃在具有死区的气体盘中的演化，得到了岩质星子的空间分布。盘被允许通过粘性扩散和磁驱动风来演化。我们发现，岩石星子形成的$\sim$ 1 Au的总质量相当于目前的内部太阳系的质量在磁盘演化的早期阶段在$\lesssim0.1$百万年内的浓度。基于星子分布和气体盘结构，我们随后进行了原行星的\textit{N}体模拟，以研究行星系的动力学结构。我们发现，原行星可以成长为行星没有显着的轨道迁移，因为快速清除的内盘的磁驱动盘风。我们的模型可以解释内太阳系轨道结构的起源。其他几个特征，如岩石成分，也可以用岩石星子的早期形成来解释。
2021-10-13 astro-ph.EP
Dynamical Evolution of the Early Solar System
太阳系的一些性质，包括巨行星的径向间距很大，可以解释为行星通过与外盘微行星交换轨道能量和动量而径向迁移。特别是海王星的微行星驱动的迁移，在柯伊伯带的动力学结构中有着强烈的拥护者。动力学不稳定被认为发生在木星与海王星类行星近距离接触的早期阶段。由于这些遭遇，木星获得了目前的轨道偏心率，并向内跳跃了几分之一个天文单位，这是类地行星生存和小行星带限制所必需的。行星碰撞也有助于捕获木星特洛伊和巨行星的不规则卫星。在这里，我们讨论了早期太阳系的动力学演化，着眼于确定如何从其目前的架构约束行星迁移/不稳定的模型。
2018-07-17 astro-ph.EP
The Asteroid Belt as a Relic From a Chaotic Early Solar System
小行星带的轨道结构记录了太阳系的动力学历史。目前的小行星带只包含${\rm \sim 10^{-3}}$地球质量，但小行星的轨道是动态激发的，偏心率和倾角有很大的差异。在类地行星形成模型的背景下，这条带可能是由木星的轨道迁移所激发的。类地行星也可以在不引起木星迁移的情况下重现;然而，由于它需要在地球轨道之外存在严重的质量赤字，这个模型系统地使小行星带处于激发不足状态。在这里，我们表明，如果木星和土星的早期轨道是混乱的，小行星的轨道可能已经被激发到目前的状态。气态巨行星轨道的随机变化导致共振在主带上不断跳跃，并在数千万年的时间尺度上激发小行星的轨道。虽然流体动力学模拟表明，气体巨星在气体盘阶段结束时可能处于平均运动共振状态，但小的扰动可能会使它们进入混乱但稳定的状态。这些气态巨行星目前的轨道是后来在外太阳系的不稳定期间实现的。虽然众所周知，现在的太阳系表现出混沌行为，但我们的研究结果表明，早期的太阳系也可能是混沌的。
2016-09-16 astro-ph.EP
Photochemical Escape of Oxygen from Early Mars
光化学逃逸是现代火星氧逃逸的一个重要过程。本文建立了一维Monte-Carlo模型，计算了在1、3、10和20倍太阳XUV辐射通量下O2+解离复合反应（DR）产生的高能氧原子的逃逸率。我们发现，虽然整体DR率与太阳XUV通量几乎线性增加，氧气逃逸率增加1至10倍，目前太阳XUV条件下，但减少太阳XUV通量进一步增加。分析表明，在早期火星热层上层的原子种类增加更快，比O2+时，增加XUV通量。而后者是高能O原子的来源，前者增加了碰撞几率，从而降低了高能O的逃逸几率。我们的研究结果表明，光化学逃逸是一个不太重要的逃生机制比以前认为的水和/或CO2从早期火星的损失。
2015-01-19 astro-ph.EP
Carbon Depletion in the Early Solar System
与外太阳系、太阳或ISM中的物体相比，地球和内太阳系中的其他岩石物体的碳含量更低。据信，这是从原始星周物质中选择性去除难熔碳的结果。在这项工作中，我们研究了不可逆的碳释放到气体环境中的光分解和高温分解的耐火碳质材料在早期太阳系的磁盘阶段。我们解析求解一维平流方程，并推导出描述固体中含碳物质在径向和垂直输送影响下的消耗的显式表达式。我们发现这两种耗尽机制在典型条件下都不能再现太阳系的丰度。虽然径向运输仅略微限制光解，但在这些条件下，限制碳消耗的是效率低下的垂直运输。我们明确表明，垂直混合效率的增加，和/或直接照射的磁盘体积的增加，有利于碳消耗。热分解需要一个超过3AU的热的内盘（> 500 K）来耗尽地球和陨石的形成区域。我们发现FU Ori-type爆发产生这些条件，中等难熔化合物耗尽。然而，这样的爆发可能不会耗尽最难熔的含碳化合物超出最里面的磁盘区域。因此，1 AU的难熔碳丰度通常达不到陆地水平。然而，在特定的条件下，我们发现光解和热解相结合，重现太阳系丰度。
2023-01-13 astro-ph.EP
Early Solar System irradiation quantified by linked vanadium and beryllium isotope variations in meteorites
年轻恒星天体（YSO）的X射线辐射比主序星强几个数量级1，2，暗示宇宙射线照射周围的吸积盘。利用HERSCHEL 3探测到了YSO周围的原行星盘辐射。在我们的太阳系中，在最古老的太阳系固体中发现了短寿命的10 Be（半衰期= 1.39 My4），它不能由恒星核合成产生，富含钙铝的包裹体（CAIs）5。高10Be丰度，以及其他辐射示踪剂的检测6，7，表明10Be可能来自太阳耀斑引起的宇宙射线辐射8。然而，这些耀斑的性质（渐进或脉冲），目标（气体或尘埃），以及辐射的持续时间和位置仍然未知。在这里，我们使用钒同位素组成，连同初始10Be丰度，以量化早期太阳系的辐照条件9。对于CAIs中记录的初始10Be丰度，已预测50V相对于铍的过量为每密耳几个10，11。我们报告50V的过剩，在CAI高达4.4每密耳的共同变化与10Be丰度。它们的协变表明，过量的50 V和10 Be是通过辐照耐火粉尘合成的。对50 V和10 Be产生率的模拟表明，这些尘埃暴露于太阳宇宙射线中，这些宇宙射线是在距离原太阳约0.1 AU的地方逐渐耀斑产生的，持续时间不到300年。
2017-05-04 astro-ph.EP
Chondrule formation via extended winds in the early solar system
球粒陨石被认为是太阳星云的组成部分，而我们的太阳系就是由太阳星云形成的。它们是硅酸盐和氧化物物体（球粒和耐火夹杂物）的混合物，经历了极高的温度，设置在相对较冷的基质中。陨石的普遍存在表明它们是通过一个非常普遍的过程形成的，与恒星和行星形成密切相关，但是几十年来，负责机制的性质和属性仍然不清楚。然而，陨石球粒和耐火内含物提供的热太阳星云的证据，似乎与天体物理学对恒星形成的观察不一致。这强烈地表明，原恒星盘--恒星和行星形成的气体和尘埃的螺旋盘--相对较冷，并且表现出典型的温度，不足以在主小行星带中含有球粒的陨石所采样的径向距离处熔化和蒸发硅酸盐矿物。在这里，我们提出了计算的动力学和热结构的原恒星磁盘，加速风从磁盘表面。这些风通常与年轻的恒星物体有关，是早期太阳系的类似物。我们还提出了在这样的风中的尘埃颗粒的处理模型，表明这些流出物是合适的球粒形成的网站。
2012-01-18 astro-ph.EP
Serpentinization in the thermal evolution of icy Kuiper belt objects in the early Solar system
本文提出了一种改进的算法来模拟太阳系早期星子的蛇形化过程。虽然人们假设类蛇纹化反应在星子的热演化中起着重要的作用，但在这一主题中可用的模型很少且有限。这些过程可能很重要，因为这些物体中所涉及的材料很丰富。我们的模型基于（Gobi & Kereszturi 2017）的模型，并在考虑热容和岩石圈压力以及计算界面水量方面进行了改进。将我们的结果与以前的计算结果进行比较表明，在例如蛇纹化时间（在特定初始条件下消耗大部分反应物所需的时间）或该过程产生的热量方面存在显着差异。在一个简单的应用程序中，我们表明，在冰冷的机构，在一些现实的条件下，低于水冰的熔点，使用界面水的蛇纹化反应可能能够进行，并最终推动当地的温度高于熔点开始一个'失控'蛇纹化。根据我们对半径为R $\gtrsim$ 200公里的天体的计算，在早期的太阳系中，蛇纹化作用可能迅速地改造了这些天体的几乎整个内部。
2022-02-03 astro-ph.EP
Jupiter's Decisive Role in the Inner Solar System's Early Evolution
太阳系外行星系的统计数据表明，行星形成的默认模式产生的行星轨道周期短于100天，质量大大超过地球。从这个角度来看，太阳系是不寻常的。在这里，我们提出的模拟表明，木星和土星的一个流行的形成场景，其中木星从> 5 AU向内迁移到~ 1.5 AU，然后反转方向，可以解释太阳系类地行星的低总质量，以及没有小于0.4 AU的行星。木星的向内迁移将s ~ 10-100 km的微行星带入低阶平均运动共振，引导并激发它们的轨道。由此产生的碰撞级联产生了一个小行星盘，在气体阻力下演化，将任何先前存在的短周期行星推向太阳。在这种情况下，太阳系的类地行星是由在动力学演化的主要阶段之后仍然存在的气体匮乏的质量耗尽的碎片形成的。
2015-03-31 astro-ph.EP
Simulations of the Solar System's Early Dynamical Evolution with a Self-Gravitating Planetesimal Disk
在过去的十年中，尼斯模型极大地改变了我们对太阳系形成和早期演化的看法。在这个模型的背景下，一个短暂的行星-行星散射期是由巨行星和一个巨大的原始微行星盘之间的引力相互作用触发的，导致了太阳系现今结构的成功复制。在尼斯模型的典型实现中，小行星盘的自引力通常被忽略，因为它对计算造成了计算瓶颈。最近的分析表明，然而，自引力盘可以表现出的行为是动态的不同，这种差异可能有显着的影响，太阳系的进化path. In这项工作中，我们探讨这种差异利用一个大套件的尼斯模型模拟和没有一个自引力星子盘，利用固有的并行性质的图形处理单元。我们的模拟表明，粒子相互作用的自洽模型不会导致显着不同的最终行星轨道内获得的传统模拟。此外，自引力计算显示类似的星子演化非自引力数值实验后，动力学不稳定性被触发，这表明在遥远的柯伊伯带中观察到的轨道集群是不可能有一个自引力的起源。
2017-12-19 astro-ph.EP
Water delivery in the Early Solar System
作为国家科学网络“通往宜居世界之路”的一部分，水向类地行星的输送是一个关键问题，因为水对我们所知的生命的发展至关重要。在总结了最新技术之后，我们展示了早期太阳系分散的主要带天体的水输送的一些初步结果。因此，我们调查的问题，是否星子和星子碎片，已获得相当大的倾斜，由于在主带区域附近的2 AU的强动力学相互作用可以是有效的水运输船。匈牙利小行星群是这种设想是现实的最好例子。假设气态巨行星和类地行星已经形成，我们监测到分散的含水小天体（数量级为百分之几）与类地行星的碰撞。因此，我们能够对这些天体对地壳实际含水量的各自贡献作出初步估计。
2015-06-05 astro-ph.EP
Early Dynamical Evolution of the Solar System: Pinning Down the Initial Condition of the Nice Model
近年来，太阳系形成的“尼斯”模型取得了前所未有的成功，再现了观测到的太阳系轨道结构的大部分，使行星从较紧凑的结构演变到目前的位置。在这个模型的背景下，经典柯伊伯带的形成需要一个阶段，在此期间，冰巨星具有高偏心率。这个模型的一个突出问题是太阳系的初始结构。最近的工作表明，多共振初始条件可以作为很好的候选者，因为它们自然地阻止了剧烈的II型迁移。在本文中，我们使用的分析参数，以及自洽的数值N体模拟，以确定完全共振的初始条件，其动力学演化的特点是偏心阶段的冰巨人，以及行星散射。我们总共找到八个这样的初始条件。这些原始状态中有四个与经典的“尼斯”模型兼容，而其他的则意味着略有不同的演化。这里提出的结果应证明是有用的进一步发展的一个全面的模型太阳系的形成。
2010-04-29 astro-ph.EP
Evidence for Very Early Migration of the Solar System Planets from the Patroclus-Menoetius binary Jupiter Trojan
海王星外天体的轨道分布为海王星的径向迁移提供了强有力的证据。外行星的轨道被认为在早期阶段已经变得不稳定，木星与海王星类行星有零星的遭遇。结果，木星按照内太阳系的限制，向内跳跃了几分之一个天文单位，并获得了现在的轨道偏心率。这些事件发生的时间通常与月球晚期重轰炸有关，它在原太阳星云（t_0）消散后约7亿年结束。在这里，我们表明，行星迁移开始后不久t_0。这种早期的迁移是从帕特洛克罗斯-梅诺提乌斯双星木星特洛伊的生存推断出来的。这对双星在t <~t_0时形成于曾经位于海王星外的一个巨大的微行星盘中。双星在盘中停留的时间越长，碰撞将其组成部分彼此剥离的可能性就越大。对它的生存的模拟表明，在t_0 <1亿年的时间内，这个盘必须被迁移的行星分散。这一限制意味着行星迁移与最年轻的月球盆地的形成无关。
2018-09-11 astro-ph.EP
Instabilities in the Early Solar System due to a Self-gravitating Disk
对早期太阳系的现代研究通常会提出这样的可能性，即巨行星之间的轨道不稳定性是由行星与大量外部星子盘之间的引力相互作用引发的。以前的研究表明，这种不稳定性可以在巨行星形成后大大延迟（$\sim$ 100万年）。盘中的天体通常以半主动的方式处理，其中包括它们对行星的引力，但忽略了微行星之间的相互作用。我们使用GENGA进行$N$体数值模拟，它利用GPU允许包括所有的引力相互作用的机构。虽然我们模拟的柯伊伯带粒子比真实的原始柯伊伯带天体的可能质量更大，但我们的模拟表明，原始柯伊伯带的自搅拌对巨行星不稳定性的动力学非常重要。我们发现，微行星之间的相互作用动态加热磁盘，通常防止外太阳系不稳定被推迟了几千万年后，巨大的行星形成。更长的延迟发生在一小部分行星和微行星盘之间至少有3.5 AU间隙的系统中。我们最终的行星配置匹配太阳系的速度与其他以前的作品在大多数方面是一致的。盘的不稳定前加热通常产生与现代太阳系值相当的最终木星偏心率，这在过去的工作中一直是一个难以匹配的约束。
2018-12-20 astro-ph.EP
Solar Models with dynamic screening and early mass loss tested by helioseismic, astrophysical, and planetary constraints
微弱的年轻太阳悖论仍然是一个悬而未决的问题。这里提出的是一个可能的解决方案，这个明显的不一致性，一个更大的早期太阳。基于早期地球和火星的条件，光度约束被设置为质量的函数。我们研究这些替代的质量损失模型的日震约束。此外，我们探讨了一个动态的电子屏蔽校正，努力提高日震协议的早期质量损失模型的核心。
2018-07-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Impactor flux and cratering on Ceres and Vesta: Implications for the early Solar System
我们研究了小行星主带的碰撞和动力学演化引起的谷神星和灶神星的撞击通量和撞击坑。我们开发了一个统计代码的基础上，一个久经考验的模型的主带和NEA尺寸分布的同时演变。这个代码包括灾难性的碰撞和非碰撞的去除过程，如雅科夫斯基效应和轨道共振。该模型假设早期主带的动力消耗非常强烈，因此，大多数主带粉碎发生在其动力结构与现在相似的时候。结果表明，在太阳系历史上，撞击谷神星和灶神星的D > 1 km主带小行星数量分别约为4600颗和1100颗。预计撞击谷神星和灶神星的最大主带小行星直径分别为71.7公里和21.1公里。谷神星上直径大于0.1公里的陨石坑数量为\sim 3.4 \times 10^8，灶神星上为6.2 \times 10^7。D > 100公里的陨石坑在谷神星上有47个，在灶神星上有8个。我们的研究表明，在灶神星上观测到的D = 460 km的陨石坑是由D \sim 66.2 km的抛射体撞击形成的，在太阳系历史上发生\sim的概率为30%。如果我们关于谷神星和灶神星上的陨石坑的结果与黎明任务获得的数据之间存在显着差异，那么它们应该与早期主带期间更高程度的碰撞演化和/或后期重轰炸的存在有关。在早期阶段碰撞活动的增加，可能提供了一个初始配置的巨行星符合，例如，尼斯模型。由此，黎明号任务将能够为我们提供有关早期太阳系的初始结构及其随后的动力学演化的线索。
2011-09-12 astro-ph.EP
Volatile-rich comets ejected early on during Solar System formation
彗星C/2016 R2 PanSTARRS（以下简称C/2016 R2）呈现出异常高的N2/CO丰度比，以及H2O的严重消耗，使其成为同类彗星中唯一已知的彗星。因此，了解它的动力学历史是至关重要的，因为它将使我们能够更清楚地了解我们太阳系中微行星形成的演变。有两项研究独立地估计了这颗彗星的可能起源，它们来自原行星盘一个特殊区域形成的积木，靠近CO和N2的冰线。我们打算调查这些区域中由积木形成的物体的命运。我们希望找到一个可能的解释，解释我们的太阳系中缺乏C/2016 R2彗星。使用数值模拟的早期阶段的太阳系形成，我们跟踪这些对象的动力学在跳跃的海王星场景的基础上五个不同的初始条件的原太阳盘。我们整合了250 000个微行星随时间的位置，以分析其轨道的演变，并创建其预期的永久轨道的统计概况。结果我们发现，在该地区的CO-和N2-冰线的对象是非常有可能被送往奥尔特云或可能从太阳系在一个相对较短的时间尺度完全弹出。在我们所有的模拟中，超过90%的克隆形成在这个地区演变成一个双曲线轨迹，和之间的1%和10%的潜在捕获的奥尔特云。剩下的少数彗星要么是在长周期，高偏心率的轨道上，如C/2016 R2，要么被吸收到埃奇韦尔-柯伊伯带。小于15金的彗星主要在形成时间轴的早期被抛出。由于这是可能产生这种成分的彗星的形成区，这个过程可以解释为什么在太阳系中没有观察到类似的彗星
2022-09-22 astro-ph.EP
The Maximum Mass Solar Nebula and the early formation of planets
当前的行星形成理论为解释这一领域的一系列新观测数据提供了成功的框架。然而，两个主要理论（核心吸积，引力不稳定性）都无法解释一些关键方面。在许多行星形成计算中，通常将行星形成盘的初始性质（质量、半径等）自由参数。在本文中，我们强调的重要性，设置形成的行星形成盘的背景下形成的中心恒星。通过探索盘形成的早期阶段，我们引入了最大质量太阳星云（MMSN）的概念，而不是经常使用的最小质量太阳星云（这里是mmSN）。很明显，几乎所有的原行星盘都是在强烈的自引力状态下开始演化的。在协议几乎所有以前的工作在这一领域，我们的结论是，在规模相关的行星形成这些磁盘不是重力不稳定的气体碎片，而是形成强大的，短暂的螺旋臂。这些螺旋臂可以作为有效的灰尘捕集器，允许灰尘（但不是气体）的积累和随后的破碎。这一阶段很可能在短时间尺度上用相对较大的星子填充圆盘，而圆盘仍然被尘埃气体包层所掩盖。重要的是，早期形成的大型微行星克服了核心吸积模型中的主要障碍。对这幅图像的一个预测是，基本上所有可观测到的原行星盘都已经是行星的宿主。
2018-03-12 astro-ph.EP
Making the Planetary Material Diversity During the Early Assembling of the Solar System
球粒陨石是类地行星的组成部分，是由在高温和低温下形成的固体的不平衡组合组成的，无论是在我们的太阳系还是在前几代恒星中。几十年来，这被认为是太阳孤立的吸积盘中大规模传输过程的结果。然而，越来越多的证据表明，耐火夹杂物中的辉长岩形成的同时，磁盘建设。在这里，我们数值研究，使用一个一维模型和几个物理和化学过程，形成和运输的岩石材料在崩溃的太阳的母云和随之而来的太阳星云组装。云塌缩、气体和尘埃的动力学、蒸发、再凝结和盘中不同物种的热处理之间的相互作用导致具有不同热历史的固体的局部混合。此外，我们的研究结果还解释了远离太阳的耐火材料的过剩和它们的形成时间尺度短，在太阳的前几十年，对应于0-I类，打开了新的窗口到组成的多样性的起源。
2018-10-26 astro-ph.EP
Statistical Study of the Early Solar System's Instability with 4, 5 and 6 Giant Planets
太阳系的一些性质，包括巨大行星的宽径向间距和轨道偏心率，可以解释为早期的太阳系是通过动力学不稳定性以及行星在微行星盘中的迁移而演化的。在这里，我们报告了一项统计研究的结果，在这项研究中，我们从数百种不同的初始条件出发，对行星不稳定性进行了近10^4次数值模拟。我们发现，如果木星和土星以3：2共振开始，动力学演化通常过于剧烈，导致至少一个冰巨星从太阳系中喷出。如果星子的跨行星际盘的质量很大（M_disk>50 M_Earth），则可以避免行星弹射，但我们发现大质量盘会导致过度的动力学阻尼（例如，与当前e_55 =0.044相比，最终e_55 < 0.01，其中e_55是木星轨道中的第五偏心模式的振幅），以及平滑违反来自类地行星的生存的约束的迁移。当假设太阳系最初有五颗巨行星时，得到了更好的结果，其中一颗质量与天王星和海王星相当的冰巨星被木星弹射到星际空间。当被抛出的行星与土星和M_disk ~ 20 M_Earth处于3：2或4：3的外部共振时，获得了最好的结果。在这种情况下，可能的结果范围相当广泛，表明当前的太阳系既不是给定初始状态的典型结果，也不是预期结果，在最好的情况下，发生的概率只有5%（如正文中描述的成功标准所定义的）。六颗巨行星的情况显示出有趣的动力学，但相对于五颗行星的情况确实提供了显着的优势。
2012-08-14 astro-ph.EP
The late accretion and erosion of Vesta's crust recorded by eucrites and diogenites as an astrochemical window into the formation of Jupiter and the early evolution of the Solar System
几十年来，灶神星的玄武质地壳的厚度有限，揭示了小行星和霍华德陨石-eucrite-diogenite陨石家族之间的联系，以及它在碰撞侵蚀中的生存，为研究太阳系的早期演化提供了重要的限制。然而，黎明号任务的一些结果使我们对灶神星内部成分和玄武质地壳特征的理解产生了怀疑，削弱了这一经典约束。在这项工作中，我们调查的晚吸积和侵蚀经历了灶神星的地壳后，其分化和记录在组成的eucrites和diogenites，并表明它提供了一个天体化学窗口到最早的演化太阳系。在我们的概念验证案例研究中，重点关注木星生长和迁移过程中灶神星地壳的后期增生和侵蚀，eucrites的水富集似乎是木星迁移的敏感功能，而Diogenites中高度亲铁元素的富集似乎对星子的大小频率分布特别敏感。在真长岩和闪长岩中晚期吸积所产生的富集所描绘的图像，在性质上并不受灶神星原始质量不确定性的影响。地壳侵蚀，相反，是更显着的影响，说不确定性和灶神星的地壳生存似乎主要是有用的研究暴力碰撞的情况下，高能量的影响可以剥离大量的灶神星材料，而有限的贡献灶神星的后期吸积。我们的研究结果表明，由eucrites和diogenites提供的灶神星地壳的晚期吸积和侵蚀的天体化学记录可以作为一种工具来研究任何与原始灶神星和早期太阳系演化相关的过程或情景。
2018-04-17 astro-ph.EP
The Case for an Early Solar Binary Companion
我们发现，在太阳诞生星团中，一个与太阳质量相等的临时双星伴星，距离为$\sim 10^3 \; \mathrm{\; AU}$，将增加形成观测到的外部奥尔特云天体数量和捕获第九行星的可能性。特别是，第九行星被捕获的起源的发现将有利于我们的双星模型，相对于一个孤独的恒星历史。我们的模型预测了大量的矮行星，LSST可以识别，与行星九相似的轨道，这将是由恒星双星捕获的结果。
2020-11-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
Measurement of the 33S(α,p)36Cl cross section: Implications for production of 36Cl in the early Solar System
已知寿命τ< 100 Ma的短寿命放射性核素在45亿年前太阳系形成时就已经存在。确定SLR的来源对于理解太阳系形成的时间尺度和历史早期发生的过程非常重要。熄灭的36 Cl（t_1/2 = 0.301 Ma）被认为是由年轻太阳发射的太阳高能粒子（SEP）与新生太阳系中的气体和尘埃相互作用产生的。然而，计算早期太阳系（ESS）SLR产生的模型缺乏36 Cl产生反应的实验数据。我们在这里首次测量了36 Cl主要生成反应之一33 S（α，p）36 Cl的截面，能量范围为0.70 - 2.42 MeV/A。截面测量通过轰击靶并收集反应中产生的反冲的36 Cl原子，化学处理样品，并用加速器质谱（AMS）测量活化样品的36 Cl/Cl比来进行。实验结果被发现是系统高于截面在以前的局部照射模型和其他豪泽-Feshbach计算的预测。然而，实验测量的截面对早期太阳系中36 Cl的模拟产生的影响被发现是最小的。涉及S靶的反应通道主导36 Cl的产生，但天体物理事件参数可以显著改变每个反应的相对贡献。
2013-10-10 astro-ph.EP nucl-ex
Quantifying the high early solar cosmic ray flux with cosmogenic neon isotopes in refractory minerals
本研究利用陨石中最古老难熔矿物里的宇宙成因氖核素与原行星盘尘埃输运模型，测定出早期太阳宇宙射线通量比当代高约7个数量级，与年轻恒星体观测推断的通量增强幅度一致。
2024-08-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Lesson from the James Webb Space Telescope: Early Engagement with Future Astrophysics Great Observatories Maximizes their Solar System Science
天体物理学设施对行星科学具有极大的重要性。旗舰太空天文台哈勃太空望远镜已经产生了突破性的太阳系科学，但在发射时，它甚至没有跟踪移动目标的能力。下一个天体物理学旗舰任务，詹姆斯·韦伯太空望远镜，从最早的时候就包括太阳系科学家在其科学团队中，结果是韦伯将发射一个多样化的计划和太阳系探索的能力。新的大天文台，以及未来的地面设施，提供了一个强大的观测套件的机会，将补充，加强，并使未来的太阳系探索。我们鼓励行星科学和天体生物学十年调查公开承认下一代天体物理学设施对优秀太阳系科学的前景。我们希望行星十年将进一步鼓励这些任务继续让太阳系科学家正式参与科学工作组和开发团队。
2020-07-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
Paleomagnetic evidence for a disk substructure in the early solar system
天文观测和陨石的同位素测量表明，子结构在原行星盘中很常见，甚至可能存在于太阳星云中。在这里，我们进行古地磁测量的球粒在CO碳质陨石调查这些磁盘子结构的存在和性质。我们表明，在CO碳质陨石球粒的古地磁表明存在一个101 $\pm$ 48 $μ$ T场的太阳星云在外太阳系（$\sim$ 3至7 AU的太阳）。相对于从内太阳系（$\lesssim$ 3 AU）陨石推断的磁场强度，该磁场的高强度表明两个储层之间的星云吸积存在$\sim$ 5至150倍的不匹配。这表明，大量的质量损失从磁盘与一个主要的磁盘子结构，可能是由于磁化磁盘风。
2021-10-18 astro-ph.EP physics.geo-ph
The nucleosynthetic fingerprint of the outermost protoplanetary disk and early Solar System dynamics
研究通过原始陨石中的外盘物质核合成与同位素证据，揭示彗星形成区成分普遍存在于外太阳系，并归因于分子云晚期吸积流的加入。
2024-06-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Cosmic Ray Induced Mass-Independent Oxygen Isotope Exchange: A Novel Mechanism for Producing $^{16}$O depletions in the Early Solar System
我们太阳系形成的一个基本难题是理解为什么与太阳相比，包括行星、彗星和小行星在内的地球天体中的$^{16}$ O会减少。最受欢迎的机制是CO气体的选择性光解产生$^{16}$ O贫化水，需要精细调整的混合时间尺度来将$^{16}$ O贫化水从寒冷的外太阳系输送到与尘埃颗粒进行同位素交换，以产生今天观察到的$^{16}$ O贫化行星体。在这里，我们表明，高能粒子辐照的SiO $_2$（和Al $_2$ O $_3$）使它们容易与H $_2$ O冰在温度低至10 K的异常同位素交换。观测到的异常同位素交换量（D $^{16}$ O）足以产生太阳系中地球天体的$^{16}$ O耗尽特征。我们计算了宇宙射线曝光时间所需的产生观测到的$^{16}$ O耗尽硅酸盐（SiO2）尘埃在星际介质和早期太阳系，并发现辐射损伤引起的氧同位素交换可以迅速（~10 - 100年）耗尽$^{16}$ O尘埃颗粒在太阳的T-金牛相位。我们的模型解释了为什么在太阳系中发现的最古老和最难熔的矿物，无水钙铝夹杂物（CAIs），通常是$^{16}$ O富集相比，球粒和散装陆地固体，并提供了一个机制，生产$^{16}$ O耗尽颗粒非常早在太阳系的历史。我们的发现对氧同位素在太阳系、星际介质、行星的形成及其组成部分以及质量无关同位素效应的性质具有广泛的意义。
2021-09-10 astro-ph.EP astro-ph.HE
On the unusual gas composition in the Beta Pictoris debris disk
与β Pic碎片盘相关的金属气体被认为不是原始的，而是来自尘埃颗粒的破坏。最近的观测表明，这种气体中的碳和氧比其他元素格外丰富，大约是其他元素的400倍。我们研究了两个相反的假设下，这种富集的起源，优先生产，其中的气体产生与观察到的不寻常的丰度（可能会发生，如果气体是由光解吸从C/O丰富的冰粒），和优先耗尽，其中的气体演变到观察到的状态从原来的太阳丰度（如果出气发生在高速碰撞下）下的一些动态过程。我们包括... ...我们发现... ...
2012-12-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Formation and delivery of complex organic molecules to the Solar System and early Earth
现在已知，从渐进巨分支星到行星状星云的恒星演化的后期阶段是分子合成的活跃阶段。超过80个气相分子已被检测到通过在mm/submm区域的旋转跃迁。红外光谱也检测到无机矿物，富勒烯和有机固体。这些分子和固体的合成发生在非常低的密度（$<10^6$ cm $^{-3}$）和短的（$\sim10^3$ yr）时间尺度上。复杂的有机物被观察到具有混合的芳香族/脂肪族结构，并且可能与在陨石、彗星、行星际尘埃颗粒和行星卫星中发现的复杂有机物有关。恒星和太阳系有机物之间的可能联系进行了讨论。
2019-07-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Asteroid Magnetization from the Early Solar Wind
磁场提供了一个重要的探测热，材料和结构的历史，行星和亚行星机构。地核发电机是分化天体磁场的潜在来源，但未分化天体磁化的证据需要不同的机制。在这里，我们研究了放大场提供的恒星风最初未磁化的身体使用分析理论和数值模拟，采用电阻MHD AstroBEAR自适应网格细化（AMR）多物理场代码。我们获得了一个广泛适用的比例关系的峰值磁化达到一次风平流，堆积，并与磁场，达到一个准稳定状态的机构窗帘。我们发现，一个充分导电的身体的昼侧磁场饱和时，它平衡的总和传入的太阳风冲压，磁，热压力。更强的放大效应来自于更密集、更快的风的堆积。仔细量化的数值扩散是需要准确地解释峰值磁场强度从模拟，并证实与理论。作为具体应用到太阳系，我们发现，早期的太阳风诱导的磁场放大是一个可行的来源，从一些未分化的机构在陨石中观察到的paleointensities磁化。这一机制也可能适用于太阳系的其他天体，包括在未来的空间飞行任务中将要访问的富含金属的天体，如小行星（16）Psyche。
2021-10-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Early Solar System instability triggered by dispersal of the gaseous disk
太阳系的轨道结构被认为是由巨行星之间的动力学不稳定性所塑造的。然而，不稳定的触发因素和时间尚未明确确定。流体动力学模型表明，当太阳的气态原行星盘存在时，巨行星在共振链中迁移到紧凑的轨道结构中。在这里，我们使用动力学模拟来表明，巨行星的不稳定性可能是由气体盘的分散引发的。当圆盘从里到外蒸发时，它的内边缘连续扫过并依次动态地扰动每个行星的轨道。相关的轨道移动导致系统外部的动力学压缩，最终引发不稳定。我们模拟系统的最终轨道与太阳系的天体物理参数的可行范围相匹配。因此，巨行星的不稳定性发生在气体盘消散的时候，天文观测限制在太阳系诞生后的几百万到一千万年。类地行星的形成要等到这样一个早期巨行星不稳定性之后才完成;不断增长的类地行星甚至可能是由它的扰动雕刻而成的，这解释了火星相对于地球的小质量。
2022-05-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
A very early origin of isotopically distinct nitrogen in inner Solar System protoplanets
了解太阳系及更远的地方生命必需的挥发物（如N）的起源，对于评估岩石行星的潜在可居住性至关重要。然而，究竟是内太阳系的行星从一开始就吸积了这些挥发物，还是外太阳系的外生物质提供了这些挥发物，目前还没有很好的了解。利用先前发表的铁陨石中Ni、Mo、W和Ru的核合成异常及其15 N-14 N比值的数据，我们证明了最早形成的内外原行星盘中的原行星吸积了同位素不同的N。虽然太阳和木星从星云气体中捕获了N，但内外盘中同时生长的原行星可能从有机物和/或尘埃中获得了它们的N-每个水库都有不同的N同位素组成。内太阳系原行星的一个明显的N同位素特征，加上它们的快速吸积，表明在CAIs形成后的0-0.3百万年，非星云的、同位素处理过的N在它们的生长区无处不在。由于块状硅酸盐地球的15 N-14 N比介于太阳系内外的储层之间，我们推断现今岩石行星中的N代表了太阳系内外物质的混合物。
2021-05-11 astro-ph.EP physics.geo-ph
The early Solar System and its meteoritical witnesses
本研究综述球粒陨石等原始陨石的基本性质，结合天体物理背景解释其组分年龄、同位素特征及固气比等特性，探讨早期太阳系原行星盘演化与星子形成机制，指出压力凸起成因仍待明确。
2024-09-11 astro-ph.EP physics.geo-ph
Early evolution of the birth cluster of the solar system
太阳系很可能诞生于一个至少包含1000颗恒星的星团。这种星团环境极有可能影响到太阳系的各种性质，例如其化学组成、大小和某些组成天体的轨道参数。在银河系中，超过2000颗恒星的星团只形成两种类型-星爆星团和泄漏星团-每一种都遵循质量半径平面上独特的时间发展。这里的目的是确定遇到概率的范围内有关的太阳系形成星爆或泄漏集群环境作为集群年龄的函数。利用N体方法研究了星系团动力学和星系团成员间引力相互作用对盘状太阳型年轻恒星的影响。利用现有的已知星团年龄下的星团密度，我们可以证明，在星爆星团中，前500万年的中心密度是如此之高（最初> 10^5 Msun pc^{-3}），以至于几乎没有任何具有太阳系构建潜力的盘能够在这个阶段存活下来。这使得星爆星团不太可能是我们太阳系形成的环境。相反，太阳系极有可能形成于一个漏星系团（通常被归类为OB星协）。它表明，决定我们太阳系中存在的特征性质的相遇最有可能发生在其形成历史的早期（<200万年），而在500万年之后，太阳型恒星在漏星系团中经历这种相遇的可能性可以忽略不计，即使它仍然是束缚遗迹的一部分。这就解释了为什么太阳系能够发展并在后来的发展中保持其高圆形。
2012-10-31 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Origin of the p-process radionuclides 92Nb and 146Sm in the early Solar System and inferences on the birth of the Sun
通过陨石分析确定了早期太阳系中92 Nb和146 Sm的丰度，并将它们的恒星产生归因于p过程。我们调查，如果他们的起源来自热核超新星的爆炸产生的质量以上的白矮星的Krasekhar极限是在协议的丰度53锰，另一种放射性核素存在于早期太阳系和产生在相同的事件。在目前的不确定性下，无法找到92 Nb和53 Mn的一致解，并且需要早期太阳系中的92 Nb/92 Mo比至少比目前的标称值低50%，这超出了目前的误差范围。另一种不同的解决方案是调用另一个生产92 Nb的场所，我们在大质量恒星的核心坍缩超新星期间的富α冻结中发现了它。无论我们考虑哪种情况，我们发现，从太阳诞生的恒星形成区域与星际介质分离到太阳诞生，至少有1000万年的相对较长的时间间隔。这与中子俘获产生的比铁重的放射性核素的结果一致，进一步支持了太阳与成千上万的恒星兄弟姐妹一起诞生于一个巨大的恒星形成区域的观点。
2016-01-22 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Solar XUV and ENA-driven water loss from early Venus' steam atmosphere
研究了太阳软X射线和极紫外辐射（XUV）通量驱动的氢流体动力学高层大气逃逸对早期金星岩浆海洋脱气蒸汽大气的影响。假设年轻的太阳是一颗弱或中等活动的年轻G星，我们估计了由于太阳XUV通量的吸收和太阳风产生的高能氢原子（ENAs）的沉淀而导致的以氢为主的热层中的水分损失。本文用Monte Carlo模型计算了ENAs的产生及其与流体动力学扩展高层大气的相互作用，包括与碰撞有关的反馈过程。在高层大气中碰撞的ENA主要在XUV能量沉积层上方沉积能量并加热周围气体。结果表明，ENA的析出改变了高层大气的热结构，但这些高能氢原子引起的热逃逸率的增加是可以忽略的。我们的研究结果还表明，大多数的氧所产生的解离H $_2$ O分子是在第一个100万年留下的。这表明，大部分剩余的氧已被地壳氧化吸收。
2019-11-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Cosmic ray ionisation of a post-impact early Earth atmosphere: Solar cosmic ray ionisation must be considered in origin-of-life scenarios
本文通过蒙特卡洛模拟撞击后早期地球大气中的宇宙线输运，发现太阳宇宙线主导电离率，且年轻太阳快速自转时其表面电离效应可能显著影响生命起源化学。
2025-04-03 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Chemo-dynamical deuterium fractionation in the early solar nebula: The origin of water on Earth and in asteroids and comets
太阳系中水的形成和演化以及地球上水的起源是天文学中最有趣的问题之一。关于地球上的水的起源，流行的假说是通过富含水的小太阳系天体输送的。本文研究了太阳星云早期历史中水的同位素和化学演化。将一个包含多氘物质和核自旋态的气粒化学模型与稳态太阳星云模型相结合。为了计算初始丰度，我们模拟了100万年的冷而暗的TMC 1-类星前核的演变。计算了100万年以上太阳星云的两个含时化学模型：（1）层流模型和（2）二维湍流混合模型。我们发现，径向向外增加的H2O D/H比是浅的化学动力学星云模型相比，层流模型。这与通过快速气相过程更有效地去分馏HDO有关，因为2D混合模型允许水冰向内运输并热蒸发或向上运输并光解吸。层流模型显示地球水的D/H比在r ~<2.5 AU，而对于二维化学动力学模型，该区域较大，r ~<9 AU。类似地，奥尔特族彗星的水的D/H比约为2.5-10 x 10-4，在层流和2D模型中分别在约2-6 AU和约2-20 AU内实现。我们发现，关于水的同位素组成和彗星的起源，混合模型似乎优于层流模型。
2014-01-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Observing the Sun as a star: Design and early results from the NEID solar feed
在许多时间尺度上，利用极精密径向速度（EPRV）仪器探测小振幅行星的努力在很大程度上受到恒星变化和仪器系统学的影响。研究这些影响的一个途径是使用小型太阳望远镜，将圆盘集成的阳光直接照射到这些EPRV仪器上，以高节奏观察太阳数月或数年。我们已经设计并建造了一个太阳馈电系统，用于使用NEID进行“太阳作为恒星”的观测，NEID是一个非常高精度的多普勒光谱仪，最近在基特峰国家天文台的WIYN 3.5米望远镜上投入使用。自2020年12月以来，NEID太阳能馈源几乎每天都在进行观测;数据可在NASA系外行星科学研究所（NExScI）NEID太阳能档案馆（\url{https://neid.ipac.caltech.edu/search_solar.php}）公开获取。在本文中，我们介绍了NEID太阳能饲料的设计和我们的设计意图背后的解释。我们还提供了早期的径向速度（RV）结果，证明了NEID的RV稳定性在太阳上超过4个月的调试：0.66~m/s RMS在良好的天空条件下，并提高到0.41~m/s RMS在最佳条件下。
2022-02-16 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Exploring the reliability of polar field rise rate as a precursor for an early prediction of solar cycle
本文通过表面通量输运模拟验证极区磁场上升速率与后续太阳活动周振幅的相关性，证明其在异常BMR和经向环流变化下仍稳健，可支持更早预测。
2023-09-29 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Inheritance of solar short- and long-lived radionuclides from molecular clouds and the unexceptional nature of the solar system
如果考虑到恒星形成区中密集的ISM阶段的恒星风喷出物，那么早期太阳$^{26}$ Al、$^{36}$ Cl、$^{41}$ Ca和$^{60}$ Fe的明显过剩就会消失。当沃尔夫-拉叶星的风产量被包括在放射性核素丰度与平均寿命的关系图中时，明显的过量被去除。由此产生的趋势表明，太阳放射性核素继承了父母分子云的特征停留时间为10 $^8$年。这个停留时间与现今分子云物质转化为恒星的时间尺度是相同的。这些灭绝同位素在早期太阳系中的浓度并不意味着来自不寻常的近源恒星的注入，而是可以很好地解释为平均恒星形成云中的正常浓度。结果表明，捕获效率是更大的恒星风比超新星喷出物接近恒星形成区。
2014-03-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dynamics of Planetary Systems Within Star Clusters: Aspects of the Solar System's Early Evolution
大多数行星系--包括我们自己的--都诞生在星团内，在那里与邻近恒星的相互作用可以帮助塑造系统架构。本文发展了一个轨道平均的形式主义来描述集群的平均场效应，以及长周期恒星相遇的物理。我们的长期的方法可以分析描述集群环境的动态后果，其组成行星系。我们分析了特殊情况下产生的哈密顿量，对应于偏心率的演变驱动的平面遇到，以及双曲扰动耗散磁盘。随后，我们将我们的研究结果应用到我们的太阳系的早期演化，在那里集群的集体潜力扰动的太阳系的平面，恒星的遭遇行为，以增加柯伊伯带的速度色散。我们的结果是双重的：首先，我们发现星系团效应可以通过$\lesssim1°$改变太阳系的平均面，因此不足以解释太阳的$ψ\approx6°$不稳定性。其次，我们描绘恒星飞掠激发冷经典柯伊伯带的轨道色散的程度，并表明，虽然恒星飞掠可能会增加冷带的倾斜度的观测量，由此产生的分布是不兼容的数据。相应地，我们的计算对恒星数密度和太阳在其诞生星团中的停留时间的乘积$η\,τ\lesssim2\times10^4\,$ Myr/pc $^3$设置了上限。
2020-02-13 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Early solar wind and dynamo magnetic field topology predictions for (16) Psyche and other asteroids
University of Rochester（罗切斯特大学）
本文通过磁流体动力学模拟，预测了(16) Psyche及其他小行星的磁场拓扑结构，探讨了早期太阳风、核心发电机及星云盘磁化路径对磁场的影响。
2026-01-27 astro-ph.EP physics.geo-ph physics.space-ph
Probing Massive Star Nucleosynthesis with Data on Metal-Poor Stars and the Solar System
贫金属恒星是在早期形成的，当时只有大质量恒星有时间演化并有助于化学富集。低质量的贫金属恒星存活至今，并提供了早期大质量恒星核合成的化石记录。另一方面，早期太阳系（ESS）中的短寿命放射性核素（SLR）反映了在空间和时间上靠近原太阳云的源的核合成。Sr和Ba的普遍存在以及在单一贫金属恒星中观察到的重元素丰度模式的多样性表明，除了r过程之外，一些中子捕获机制可能在早期的大质量恒星中运作。三个这样的机制进行了讨论：弱的s-过程在非旋转模型与初始碳增强，一个新的s-过程引起的快速旋转模型与正常的初始组成，和中子捕获过程引起的质子摄入非旋转模型。此外，陨石的数据进行了讨论，以限制核心塌陷超新星（CCSN），可能引发了太阳系的形成，并提供了一些在ESS的SLR。如果有一个CCSN触发，数据点低质量的CCSN作为最有可能的候选人。讨论了一个11.8太阳质量的CCSN触发器。它的核合成，其残余物的演变，以及残余物与原太阳云的相互作用似乎满足陨石的限制，并可以解释的SLR 41 Ca，53 Mn，和60 Fe在ESS的丰度。
2022-02-28 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Interstellar Ices as Carriers of Supernova Material to the Early Solar System
Center for Star and Planet Formation, Globe Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学环球学院恒星与行星形成中心）；Institut de Physique du Globe de Paris, Université de Paris Cité（巴黎地球物理研究所，巴黎西岱大学）；Institute for Geochemistry and Petrology, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院地球化学与岩石学研究所）；Center for Star and Planet Formation, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所恒星与行星形成中心）；Lund Observatory, Department of Astronomy and Theoretical Physics, Lund University（隆德大学天文与理论物理系隆德天文台）
本文通过研究陨石中的锆同位素富集，证明星际冰层可能携带超新星物质，影响太阳系早期核合成特征。
2025-11-29 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
Organic chemistry in the first phases of Solar-type protostars
像我们这样的行星系统是经过一个漫长的过程形成的，在这个过程中，物质从弥漫的云层凝聚成恒星、行星、小行星、彗星和残余尘埃，在不到几百万年的时间里经历了物理和化学状态的巨大变化。几项研究表明，太阳型行星系统形成初期的化学成分是追踪系统本身历史的有力诊断工具。在迄今为止在ISM中检测到的大约270种分子中，所谓的星际复杂有机分子（iCOMs）特别令人感兴趣，因为它们具有进化诊断能力，并且可能是生物分子的潜在前体，而生物分子是地球生命的基础。本章重点讨论太阳系行星系统早期阶段有机分子的演化，以星前、0/I类和原行星盘阶段为代表，并将它们与目前在太阳系彗星中观察到的情况进行比较。我们的双重目标是回顾太阳型恒星形成过程中的有机化学基础，此外，还可能对我们自己的行星系统的早期历史提供限制。
2022-12-20 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
