A $\sim$32-70 K formation temperature range for the ice grains agglomerated by comet 67P/Churyumov-Gerasimenko
Grand Canonical蒙特卡罗模拟被用来再现由Rosetta航天器上的ROSINA质谱仪在木星族彗星67 P/Churyumov-Gerasimenko中观察到的1.7 $\times$ 10 $^{-3}$和1.6 $\times$ 10 $^{-2}$之间的N $_2$ /CO比,假设该天体是由原太阳星云中的包合物聚集而成的。模拟是使用一个详细的原子间势调查的温度依赖性的捕获内的多个客人笼形物形成的CO和N $_2$的气体混合物的比例对应于那些预期的原太阳星云。通过假设67 P/Churyumov-Gerasimenko是从包合物中凝聚而成的,我们的计算表明,彗星颗粒一定是在原太阳星云中$\sim$ 31.8和69.9 K之间的温度范围内形成的,以匹配ROSINA质谱仪测量的N $_2$ /CO比率。木星家族彗星中笼形物的存在可以解释在67 P/Churyumov-Gerasimenko中测量到的潜在N $_2$耗尽(与原太阳值相比,因子高达$\sim$ 87)。
2015-04-07 astro-ph.EP
Comets in context: Comparing comet compositions with protosolar nebula models
彗星为了解年轻的太阳系形成时的化学和物理条件提供了一个宝贵的窗口。我们通过比较观察到的9种分子的丰度范围及其在29颗彗星样本中的平均值与原太阳星云模型中预测的中面冰丰度,来深入了解这些物体形成的时间和地点。我们的基准模型,冰是继承自星际介质,可以考虑到观察到的混合比范围内的每个分子考虑,但没有一个单一的位置或时间再现所有分子的丰度同时。这表明,每颗彗星都是由在一系列条件下加工的物质组成的。相比之下,一个模型,其中盘材料的初始组成是“重置”,抹去任何以前的化学历史,不能解释彗星中观察到的丰度的完整范围。使用玩具模型,结合不同的热条件下处理的材料,我们发现,一个温暖的(CO-穷人)和寒冷的(CO-丰富)的材料相结合,需要占的平均性能的彗星家庭和奥尔特云彗星,和个别彗星,我们考虑。这可能是由早期太阳系中被冰覆盖的尘埃颗粒的运输(径向或垂直)造成的。将这些模型与彗星族和奥尔特云的平均组成进行比较,表明这两个族形成于盘的重叠区域,与A 'Hearn等人(2012)的发现和尼斯模型的预测(Gomes等人,2005,Tsiganis等人,2005)一致。
2022-04-15 astro-ph.EP astro-ph.GA
New insights on Saturn's formation from its nitrogen isotopic composition
最近推导出土星氨中$^{14}$ N/ $^{15}$ N比的下限,发现与木星值一致,这促使我们修改土星形成模型,使用在其大气中测量的超太阳重元素丰度作为限制。在这里,我们发现,这是可能的,以说明土星的化学和同位素组成,如果一个假设形成的积木在$\sim$ 45 K的原太阳星云,提供O丰度是$\sim$ 2.6倍的原太阳在其喂养区。为此,我们使用了统计热力学模型来研究在原太阳星云冷却过程中形成的笼形物相的组成,并从其中聚集了土星的构建模块。我们发现,土星的O/H至少是$\sim$ 34.9倍的原太阳和相应的重元素的质量($\sim$ 43.1 \Mearth)是在半对流内部模型预测的范围内。
2014-10-20 astro-ph.EP
Volatiles
本文回顾小天体挥发物研究现状及相关过程,并展望未来能力,以通过约束半人马天体的挥发物成分来填补太阳系形成历史的关键空白。
2025-07-17 astro-ph.EP
Depletion of Moderately Volatile Elements by Open-System loss in the Early Solar Nebula
内太阳系的岩石天体显示出“中等挥发性元素”(MVEs)的系统性耗尽,这与它们可能的宿主物质在原行星状星云条件下的预期冷凝温度相关。在本文中,我们提出并测试了一个新的假设,其中开放系统的损失过程不可逆地删除蒸发的MVEs从高星云的高度,留下更难熔的固体居住更接近中面。通过这些开放系统损失过程从星云中不可逆地损失的MVE,在星云冷却后很久才凝结成星子,克服了以前这种类型的模型遇到的关键困难。我们模拟了在高星云高度运行的开放系统损失过程,例如完全从系统中流出的盘风,或直接到年轻太阳上的分层吸积。我们发现,质量损失率高于典型的T-Tauri盘风,持续时间短,是最令人满意的,指向多个激烈的早期爆发阶段。使用我们的全球星云模型,结合真实的粒子生长和固体向内漂移,我们限制了内部区域的MVE耗尽特征被来自外部星云的未耗尽物质漂移所稀释的程度。我们还发现,一个显着的不可逆的损失的常见的造岩元素(铁,镁,硅)可能会发生,导致另一个长期存在的难题的明显的“增强”的相对丰度的高耐火元素在辉长岩的一个新的解释。
2022-05-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Cold traps of hypervolatiles in the protosolar nebula at the origin of comet C/2016 R2 (PanSTARRS)'s peculiar composition
最近对长周期彗星C/2016 R2(PanSTARRS)的观测表明,N2/CO丰度比异常高,通常大于0.05,比67 P/Churyumov-Gerasimenko测量的丰度比高出至少2-3倍。这颗彗星的另一个显著的组成特征是与其他彗星相比,它的H2O严重耗尽。在这里,我们调查的形成情况下,一个通用的彗星,其组成再现这两个关键特征。我们首先设想的可能性,这颗彗星凝聚的笼形物,但我们发现,这样的情况并不能解释所观察到的低水丰度。然后,我们还研究了彗星C/2016 R2(PanSTARRS)的构建块通过使用描述挥发物径向运输的圆盘模型由纯冷凝物制成的颗粒和卵石聚集的可能性。我们表明,N2/CO比再现在这颗彗星的估计值可以发现在CO和N2的冰线附近的颗粒凝聚。此外,高CO/H2O比(>100倍的初始气相值),可以发现在附近的CO冰线凝聚的晶粒。如果彗星的组成部分是由这样的颗粒组成的,那么它们应该呈现出与彗星C/2016 R2(PanSTARRS)的彗发测量一致的N2/CO和CO/H2O比率。我们的方案表明,彗星C/2016 R2(PanSTARRS)形成于比其他彗星更冷的环境中,这些彗星具有更常见的成分。我们的模型还解释了星际彗星2l/鲍里索夫的不寻常组成。
2021-03-02 astro-ph.EP physics.space-ph
Journey of complex organic molecules: Formation and transport in protoplanetary disks
该研究构建拉格朗日二维输运模型,结合甲醇冰辐照实验数据,探究原太阳星云中不同尺寸冰粒的紫外辐照情况,明确了不同温度区域颗粒形成复杂有机分子的时间尺度与盘区条件。
2024-12-12 astro-ph.EP
Origin of molecular oxygen in Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko
Rosetta航天器上的ROSINA-DFMS仪器在67 P/Churyumov-Gerasimenko彗星的彗发中探测到了氧分子,丰度在1-10%之间。在这里,我们发现,在低密度的环境,如太阳前云的冰颗粒的辐解可能会导致大量的分子氧的生产。我们还表明,分子氧可以有效地捕获在原太阳星云中形成的笼形物,它的合并为结晶冰是非常不可信的,因为这将意味着更大的丰度的Ar和N2比观察到的昏迷。假设辐解是唯一的O2产生机制,我们得出结论,彗星67 P/Churyumov-Gerasimenko的形成是可能的,在一个密集的早期原太阳星云的框架中的两个极端的情况:(1)凝聚从原始的无定形冰颗粒/粒子形成的ISM和(2)凝聚从包合物,在磁盘的冷却过程中形成。前一种情况与在67 P/C-G的彗发中观察到的O2和H2O之间的强相关性一致,而后一种情况则需要在进入原太阳星云时结晶的ISM冰粒形成的包合物。
2016-04-29 astro-ph.EP
Evidence for post-nebula volatilisation in an exo-planetary body
在行星形成过程中挥发性元素的损失和增加是决定其随后的气候、地球动力学和可居住性的关键。挥发性元素在行星构造块中的进出有两种广泛的机制:一种发生在星云仍然存在的时候,另一种发生在星云消散之后。在火星、月球和许多太阳系的小天体中,发现了在太阳星云消散后行星体中挥发性元素损失的证据。这种挥发性损失预计会发生在天体被行星碰撞和短寿命放射性核素加热时,并在其历史早期进入全球岩浆海洋阶段。系外行星天体的整体组成可以通过观察吸积行星物质的白矮星来确定。测量了四个受污染的白矮星系统中吸积物质Na、Mn和Mg的丰度。虽然三个白矮星系统的Mn/Na丰度与星云凝聚期间预期的分馏一致,但GD 362的高Mn/Na丰度比意味着它不是(>3 sigma)。我们发现,加热的行星系围绕GD 362恒星的巨分支演化过程中是不足以产生这样一个高的Mn/Na。因此,我们提出,挥发性损失发生的方式类似于太阳系机构,无论是由于其形成后不久的影响,或从短寿命的放射性核素加热。我们提出了潜在的证据,岩浆海洋阶段的外行星体,目前污染的大气GD 362。
2021-02-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Triton and Pluto: same origin but separated at birth
本文通过分析 Pluto 和 Triton 的挥发物成分及超挥发物冰线位置,论证二者建造块同源于原太阳星云邻近区域,并解释 Triton 在海王星盘中生长需其建造块更早形成的约束。
2024-06-06 astro-ph.EP
Insights on the Formation Conditions of Uranus and Neptune from their Deep Elemental Compositions
本研究利用原行星盘模型模拟CO冰线处挥发物演化,结合纯凝析物及含笼形包合物两种固体情形,预测天王星与海王星的深部元素丰度并约束其形成条件。
2024-06-17 astro-ph.EP
Jupiter's formation in the vicinity of the amorphous ice snowline
氩、氪、氙、碳、氮、硫和磷在木星大气层中的丰度与它们的原太阳值相比,在2- 4范围内都被测量为准均匀因子。为了阐明这些挥发物富集的起源,我们研究了由无定形冰和吸附的挥发物组成的颗粒向内漂移的可能性,以及它们一旦穿过无定形到结晶冰过渡区就能够富集原太阳星云气相的重元素的能力,遵循Monga & Desch(2015)提出的最初想法。要做到这一点,我们使用一个简单的吸积盘模型耦合到模块描绘的径向演变的冰粒和蒸汽,假设生长,破碎和结晶的无定形晶粒。我们表明,有可能从星云吸积超太阳气体到原木星的核心,形成其信封,并允许它匹配所观察到的挥发性富集。我们的计算表明,如果行星形成于$\sim$ 0.5- 200万年的时间范围内,距离太阳0.5 - 20天文单位的距离范围内,则金属丰度与木星测量值相似的星云气体可以通过其包层吸积,这取决于所采用的盘的粘度参数。这些值与木星形成的各种情景相匹配,包括原位形成和迁移/形成模型。
2019-02-24 astro-ph.EP
A subsolar oxygen abundance or a radiative region deep in Jupiter revealed by thermochemical modelling
本研究利用一维热化学与扩散模型结合对流层上部CO观测,约束木星深层氧丰度,发现其可能为亚太阳值,但也指出若深层辐射区垂直混合减弱则可能为太阳或超太阳丰度。
2023-05-23 astro-ph.EP
Global Modeling of Nebulae With Particle Growth, Drift, and Evaporation Fronts. III. Redistribution of Refractories and Volatiles
第一个微行星的形成仍然是一个未解决的问题。粘附生长必须启动这一过程,但多项研究揭示了一系列可能减缓或停止生长的障碍,其中大部分是由于星云湍流造成的。在一个配套文件中,我们研究了这些障碍的影响模型的分形聚集体和固体,紧凑的颗粒生长在一个粘性演变的类太阳星云的湍流强度范围$α_{\rm{t}} = 10^{-5}-10^{-2}$。在这里,我们将研究这些相同模型中的磁盘组成如何随时间变化。我们发现,对流和扩散的小颗粒和蒸汽,以及径向向内漂移的较大的紧凑的颗粒和分形聚集体,自然导致不同的结果的星子组成。较大的颗粒在各种温度下碰撞破碎或部分蒸发之前,由于气体阻力,可以经历大量向内的径向迁移。这导致了内部蒸汽和外部固体中相关挥发物的增强,它们各自的蒸发前沿或“雪线”。在低$α_{\rm{t}}$的情况下,我们看到外层星云中形成了挥发性或超挥发性物质的狭窄带,这可能与ALMA看到的"鹅卵石”带有关。挥发带,向内迁移的磁盘冷却,可以持续很长的时间尺度,因为他们的气相继续平流或扩散向外跨越其蒸发锋。这些带可能是超挥发物丰富的星子形成的地方,例如罕见的富含CO和贫水的彗星;在H $_2$ O雪线外形成的巨行星可能在水中得到增强。
2022-07-26 astro-ph.EP
The possible formation of Jupiter from supersolar gas
20多年前,伽利略号探测器对木星大气层的成分进行了现场测量,发现C、N、S、P、Ar、Kr和H2O的丰度都比原太阳值高出1.5- 5.4倍。朱诺号的测量最近证实了超太阳的N丰度,并发现O丰度比其原太阳值高出1- 5倍。在这里,我们的目标是确定的径向和时间演化的气体和固体成分的原太阳星云(以下简称PSN),以评估木星目前的组成是通过直接吸积的超太阳气体获得的可能性。要做到这一点,我们模拟的一维$α-$粘性吸积盘,其中包括径向运输的尘埃和冰粒及其蒸汽,其升华和冷凝率的演变,计算组成的PSN。我们发现,木星的信封的组成,只能从它的吸积从PSN气体($α\le 10^{-3}$),或从蒸汽和固体的混合物($α>10^{-3}$)解释。PSN的组成在4天文单位,即之间的位置的H $_2$ O和CO $_2$冰线,再现了一个在木星上测量的100和300 kyr之间的磁盘演变。我们的研究结果被发现与核心吸积模型兼容,在那里木星将获得其金属性的挥发物丰富的星子后期吸积,和引力坍缩的情况下,原木星的组成将是类似的PSN。
2022-04-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Volatility Trend of Protosolar and Terrestrial Elemental Abundances
我们提出了新的估计原太阳元素丰度的基础上改进的太阳光球丰度和CI的丰度组合。这些新的估计表明,CI陨石和太阳丰度是一致的60个元素。我们比较我们的新的原太阳丰度与我们最近估计的散装地球成分(归一化为铝),从而量化脱挥发分从太阳星云到地球的形成。量化产生线性趋势$\log(f) = α\log(T_C) + β$,其中$f$是地球与太阳的丰度比,$T_C$是元素的50 $\%$凝结温度。最佳拟合系数为:$α= 3.676\pm 0.142$和$β= -11.556\pm 0.436$。这些参数的量化限制了脱挥发分过程的模型。例如,系数$α$和$β$确定地球$T_{\mathrm{D}}(\mathrm{E}) = 1391 \pm 15$ K的临界脱挥发分温度。与太阳丰度相比,具有$T_{C} < T_{\mathrm{D}}(\mathrm{E})$的元素的陆地丰度是贫化的,而具有$T_{C} > T_{\mathrm{D}}(\mathrm{E})$的元素的陆地丰度与太阳丰度是不可区分的。地球上的汞丰度($T_C$ = 252 K)出现异常高的假设下,太阳能和CI球粒陨石汞丰度是相同的。为了解决这一异常,我们建议,CI陨石已耗尽汞相对于太阳的$13\pm7$的一个因素。我们使用最佳拟合的挥发性趋势来推导挥发性和难熔组分之间的碳和氧的分数分布($f_\mathrm{vol}$、$f…
2019-03-14 astro-ph.EP
The nature and composition of Jupiter's building blocks derived from the water abundance measurements by the Juno spacecraft
朱诺号航天器上的微波辐射计提供了对水丰度的测量结果,发现在木星近赤道区域,水丰度是原太阳氧丰度的1至5.1倍。在这里,我们的目标是结合这一最新的氧测定,这可能是更有代表性的散装丰度比伽利略探测器太阳下的值,与其他已知的测量元素丰度在木星,推导出形成条件和初始组成的积木聚集的增长的行星,并确定其信封的重元素组成。我们调查了几个情况下,在原太阳星云的冰固体形成,从纯冰的冷凝结晶的混合物的纯冷凝物和包合物在不同的比例。每一种情况都对应于一种不同的固体成分,其数量在木星的包络中进行了调整,以匹配朱诺号测量的O丰度。挥发性富集物可以与广泛的星子组合物相匹配,这些星子组合物来自仅由纯冷凝物形成的固体或几乎仅由包合物形成的固体,后一种情况提供稍微更好的拟合。木星的包层中所需的挥发物的总质量与观测到的浓缩相匹配,在4.3-39 Mearth范围内,这取决于原太阳星云中考虑的结晶情况。广泛的质量范围内的重元素来自我们的配合被认为是兼容的信封的金属丰度计算从目前的内部模型。
2021-08-23 astro-ph.EP physics.space-ph
Sulfurization of Iron in the Dynamic Solar Nebula and Implications for Planetary Compositions
木星大气中挥发物与氢的比例比太阳组成的气体高的一种解释是,这颗行星在形成过程中吸积了含有挥发物的包合物。然而,模型表明,如果包合物是木星挥发物的主要载体,那么S将过于丰富。这导致了S在外层星云中由于形成陨硫铁(FeS)而耗尽的建议。在这里,这种耗尽是定量探讨通过模拟耦合动力学和化学演化的Fe颗粒在太阳星云。据发现,磁盘经历快速的径向膨胀从一个最初的紧凑的状态可能允许足够的生产FeS和携带H $_{2}$ S-贫化气体向外冰会形成,提供所需的条件S-贫化笼形物形成。然而,这种膨胀也会将FeS颗粒带到这个区域,这些颗粒也可以被合并到星子中。因此,包合物是一个可行的挥发物来源,模型必须考虑到存在的两个H $_{2}$ S在外层太阳星云的FeS。
2015-01-08 astro-ph.EP
Key Atmospheric Signatures for Identifying the Source Reservoirs of Volatiles in Uranus and Neptune
我们调查的几个交付方案的挥发物的冰巨人的大气中的富集模式,记住,唯一的约束远程确定,即碳丰度测量,表明他们的信封具有高度超太阳金属,即接近两个数量级以上的原太阳星云。在核心吸积模型的框架下,只有挥发物以固体形式(无定形冰,包合物,纯冷凝物)输送到这些行星才能解释它们的包层的表观超太阳金属丰度。相比之下,由于冰粒子通过各种雪线向内漂移,所有机制调用蒸汽形式的挥发物的输送预测在天王星和海王星的信封太阳下的丰度。或者,即使我们的太阳系中的盘不稳定机制仍然存在疑问,它可能与天王星和海王星观测到的超太阳金属丰度一致,假设这两颗行星随后遭受了H-He包层的侵蚀。从所考虑的每一种运载设想中得出的浓缩模式应有助于解释今后通过大气层进入探测器进行的现场测量。
2020-04-23 astro-ph.EP
Volatile inventories in clathrate hydrates formed in the primordial nebula
对周围热力学条件的研究表明,笼形水合物可能存在于火星永久冻土层、土卫六表面和内部以及其他冰冷的卫星中。笼形水合物可能在太阳系的很大一部分星子中形成。因此,这些结晶固体可能是在彗星、正在形成的巨行星及其周围的卫星系统中吸积的。在这项工作中,我们使用的统计热力学模型来调查组成的笼形水合物,可能已经形成的原始星云。在我们的方法中,我们考虑了在星云冷却过程中发生的不同冰的形成顺序,这是挥发物被困在星子中的过程的合理理想化。然后,我们确定了在给定温度下形成的每个笼形水合物中客体的占有率。我们的模型的主要成分是描述的客人笼形水合物的相互作用的球形平均Kihara潜在的一组标称参数,其中大部分是拟合实验平衡数据。我们的模型使我们能够发现Kr,Ar和$_2$可以有效地被包裹在原始星云中温度高于$\sim$ 48.5 K时形成的笼形水合物中,而不是在30 K以下形成纯凝聚物。然而,我们发现,在同一时间,在这些笼形水合物的客体物种的相对丰度的测定强烈依赖于选择的参数的Kihara潜力,也对所采用的笼的大小。事实上,测试不同的潜在参数,我们已经注意到,即使是微小的分散体之间的不同的现有集可以导致不可忽略的变化,在确定挥发物中捕获的笼形水合物形成的原始星云。
2010-11-18 astro-ph.EP
The dual origin of the nitrogen deficiency in comets: selective volatile trapping in the nebula and postaccretion radiogenic heating
我们提出了一个方案,解释了彗星中明显的氮缺乏的方式一致的事实,即冥王星和海卫一的表面是由富含氮的冰为主。我们使用的统计热力学模型来调查连续的多个客人包合物,可能已经形成的冷却过程中的原始星云从最丰富的挥发物存在于气相中的组合物。这些包合物与其他冰(纯冷凝物或化学计量的水合物)聚集在一起,形成了彗星的组成部分。我们报告说,分子氮是一个穷人的笼形物前,当我们考虑一个合理的气相组成的原始星云。这意味着它被捕获到彗星粒中需要较低的盘温度($\sim$ 20 K),以便形成其纯冷凝物。我们发现,这是可能的解释缺乏分子氮的彗星作为其形成后的内部加热所产生的短寿命的放射性核素的衰变的结果。这种情况被发现与冥王星和海卫一上富氮冰层的存在相一致。我们的模型预测,彗星的氙水比和氪水比应该分别接近太阳的氙氧比和氪氧比。相比之下,氩-水比预计将被耗尽的$\sim$ 300倍,在彗星相比,太阳氩-氧,作为一个贫穷的捕获效率和辐射加热的结果。
2012-08-01 astro-ph.EP
Did the Solar System form in a sequential triggered star formation event?
在太阳系形成期间,短寿命放射性同位素(SLR)$^{26}$ Al和$^{60}$ Fe的存在和丰度很难解释,除非太阳形成于一颗或多颗大质量恒星附近,这些恒星爆炸为超新星。有两种不同的方案被提出来解释SLR向原太阳星云的传递:(i)超新星喷出物对原太阳盘的直接污染;(ii)在连续的恒星形成事件中太阳的形成,其中超新星冲击波触发了进一步的恒星形成,富含SLR。顺序触发模型被认为比直接污染情景更有天体物理可能性。在本文中,我们调查这一索赔相结合的分析$N$体和SPH模拟恒星形成。我们发现,由于第一个恒星形成事件的动力学弛豫,连续的恒星形成会导致大的年龄分布(甚至是空间重合事件的双峰年龄分布)。其次,我们讨论了触发空间和时间离散的恒星种群的概率,并发现这只可能在非常人为的情况下。综上所述,这些结果表明,太阳系的形成在一个触发的恒星形成事件是不可能的,如果不是更,比直接污染的原太阳盘的超新星。
2015-11-20 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Physicochemical Controls on the Compositions of the Earth and Planets
研究揭示地球和行星的组成受物理化学因素控制,表明地球可能部分或完全由NC类缺失成分构成。
2025-11-29 astro-ph.EP
Detection of N15NH+ in L1544
在原始太阳系物质中检测到过量的15 N同位素,这被解释为发生在原太阳星云区域的星际化学残留物。冷云中氮分馏的化学模型预测15 N-承载分子的气相丰度的增强,因此我们在L1544中寻找N2 H+离子的15 N变体,由于其中心温度低和CO消耗高,这是最好的候选检测源之一。利用IRAM 30米望远镜,我们获得了91.2GHz的N_2H ~+(1-0)线的深积分。在L1544的尘埃发射峰附近探测到N2 H+(1-0)谱线。N2 H+中的14 N/15 N丰度比为446+/-71,非常接近原太阳值~450,高于地球比值~270,且显著低于Gerin等人(2009,ApJ,570,L101)在同一天体中使用氨同位素发现的L1544的下限。
2010-01-27 astro-ph.EP astro-ph.GA
Mars' atmospheric neon suggests volatile-rich primitive mantle
火星大气中的氖(Ne)已被维京号探测到,也被发现为火星陨石中的捕获气体,尽管其丰度和同位素组成尚未得到很好的确定。由于从MAVEN最近的测量估计的Ne通过大气逃逸损失的时间尺度很短(0.6- 1 $\times$ 10 $^8$年),火星大气Ne的丰度和同位素组成反映了最近的大气气体供应主要来自火山脱气。因此,它可以作为内部挥发物含量的探针。在这里,我们表明,暂时知情的大气氖丰度表明最近的活火山活动和地幔更丰富的Ne比地球的地幔今天超过5- 80倍。地幔Ne丰度的估计需要有效的太阳星云气体捕获或吸积的Ne丰富的材料,如太阳风注入的灰尘在行星形成阶段,这两个提供了重要的限制在内部的其他挥发性元素的丰度和火星的吸积历史。通过原位分析或火星样品返回更精确地确定大气中Ne丰度和同位素组成对于区分Ne的可能来源至关重要。
2021-08-26 astro-ph.EP
A history of violence: insights into post-accretionary heating in carbonaceous chondrites from volatile element abundances, Zn isotopes, and water contents
碳质碳酸盐岩(CC)可能是水、挥发性和中等挥发性元素到地球的载体。调查这些元素的丰度,它们的相对挥发性,和同位素的状态变化的示踪元素,如锌,并将这些观测到的水含量,提供了至关重要的信息的过程中,这些物种的丰度和同位素签名的CC和其他行星机构。在这里,我们报告28 CC(20 CM,6 CR,1 C2-ung,和1 CV 3),以及微量元素数据的锌,在,锡,铊,铅,铋在16个样品(8 CM,6 CR,1 C2-ung,和1 CV 3),显示一系列的元素丰度从规范的情况下,强烈亏损。我们使用这些数据,水含量的数据,从文献和锌同位素研究挥发性物质的消耗,并区分封闭和开放的系统加热。微量元素数据已被用来构建CM和CR矿物元素之间的相对挥发度尺度。从挥发性最小到最大,CM型铝土矿中的氧化物为Pb-Sn-Bi-In-Zn-Tl,CR型铝土矿中的氧化物为Tl-Zn-Sn-Pb-Bi-In。这些观测结果表明,加热的CM和CR星云在彼此不同的条件下以及与太阳星云不同的条件下经历了挥发损失,例如不同的氧逸度。此外,大多数水和挥发性亏损样品高度富集重同位素Zn。总之,这些证据有力地表明,加热CM和CR陨石引起开放系统加热,剥离它们的水和挥发物伴随着,在后吸积冲击的影响。
2017-10-18 astro-ph.EP
Collisions and compositional variability in chondrule-forming events
复合球粒,即融合在一起的球粒,是球粒形成环境中密度和成分多样性的有力探测器,但它们在主要斑状结构中的丰度可能被大大低估了。我在此报告的显微镜观察和LA-ICP-MS分析的裂片球粒在CO 3陨石米勒范围07193和07342。在一个给定的球粒的叶片显示相关的挥发性和中等挥发性元素丰度,但耐火元素的浓度基本上是独立的。这表明它们是由先前存在的液滴碰撞形成的,其难熔元素在封闭系统中表现,而其更易挥发的元素被相同的气体介质缓冲。否则,很难解释波瓣的存在,因为表面张力应该在温度峰值处迅速形成球形。事实上,由于球粒陨石群中的大多数球粒都是非球形的,大多数可能是各种各样的化合物向球形弛豫。联合化合物球粒组件之间的耐火元素的相关性的缺乏是不一致的陨石球粒从均匀化的熔体的破坏,在影响的情况下,而引起独立的毫米大小的星云聚集体的熔化的推导。然而,球粒形成的“星云”设置不仅需要增加固体浓度,例如通过沉降到中平面,而且还需要在球粒形成事件期间液滴之间的相对速度增加,以解释观察到的复合球粒频率。
2021-01-25 astro-ph.EP
A broad set of solar and cosmochemical data indicates high C-N-O abundances for the solar system
本文利用太阳中微子与太阳风C、N、O新数据及彗星难熔有机物测量,证明较高太阳C-N-O丰度可解释冥王星-卡戎系统密度与CI球粒陨石组成,缓解太阳丰度问题。
2024-09-03 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
The Origin and Evolution of Saturn, with Exoplanet Perspective
土星在原始太阳星云的雪线之外形成,这使得它有可能吸积很大的质量。关于土星的形成,已经提出了盘不稳定性和核吸积模型,但基于其挥发物丰度、内部结构、流体动力学模型、原行星盘的化学特征等,核吸积更受青睐。观测到的系外行星的频率、性质和模型为核吸积提供了额外的支持证据。质量大于4 He的重元素构成了土星的核心,但目前除了碳之外,几乎没有受到约束。C/H比是超太阳的,是木星的两倍。碳和其他重元素在土星和木星的富集需要特殊的挥发物输送机制。在这一章中,我们将回顾我们目前对土星及其大气的起源和演化的理解,使用多方面的方法,结合对挥发性成分和丰度的各种观测,卫星和环的相关属性,与其他气体巨行星木星的比较,太阳系外巨行星的类比,以及相关的理论模型。
2016-09-08 astro-ph.EP
Condensate evolution in the solar nebula inferred from combined Cr, Ti, and O isotope analyses of amoeboid olivine aggregates
本文通过对Allende陨石中变形虫状橄榄石集合体的Cr、Ti、O同位素分析,发现其与富Ca-Al包体具有共同同位素组成,提出二者均形成于太阳母分子云早期下落物质,太阳系核合成同位素非均质性主要由星云凝聚物混合产生。
2024-01-12 astro-ph.EP physics.geo-ph
Determination of Jupiter's Primordial Physical State
本研究通过结合木星卫星动力学与角动量收支分析,推断出原太阳星云消散时木星的半径、内部状态、磁场强度及吸积速率,为巨行星核吸积理论提供了独立约束与演化快照。
2025-05-19 astro-ph.EP
Vapor-Melt Exchange -- Constraints on Chondrite Formation Conditions and Processes
本文探讨了球粒陨石中Na和Fe等挥发性元素在高温低压下未显著蒸发的矛盾,指出高固体密度可抑制蒸发并减少同位素分馏,但SiO2晚期凝聚现象与该高密度条件存在冲突,使得球粒开放系统行为条件仍不明确。
2023-06-22 astro-ph.EP physics.geo-ph
Cometary compositions compared with protoplanetary disk midplane chemical evolution. An emerging chemical evolution taxonomy for comets
[摘要]随着越来越多的分子在许多彗星中被观察到,以及对原行星盘中平面化学演化的更好理解,可以在模型和观测之间进行比较,这可能会限制彗星的形成历史。一个$χ^{2}$ -方法被用来确定极大似然表面的14个不同的彗星,形成在一个给定的时间(高达800万年)和地点(超出CO冰线)在前太阳星云中平面。这是利用观测到的14颗彗星的挥发性丰度和从圆盘中面化学建模得到的挥发性丰度的演变来完成的。考虑到所有的父物种(10个分子)在一个假设重置初始化学的情况下,$χ^{2}$似然曲面显示了一个特征的轨迹在参数空间中形成的高可能性约30 AU在早期和12 AU在以后的时间为10颗彗星。这条痕迹大致追踪了CO冰线附近的时间。因此,所有彗星的形成历史都被限制在CO冰原附近,假设化学成分在前太阳星云早期部分重置。当考虑含碳、含氧和含硫分子(总共10个)时,以及当仅考虑含碳和含氧分子(总共7个)时,都发现了这一点。由于这14颗彗星以前并不属于相同的分类类别,因此这种化学限制可能被提议作为彗星的替代分类。根据这些彗星在盘化学演化过程中最有可能形成的时间,建议对14颗彗星的形成时间进行分类。
2019-07-25 astro-ph.EP
The Efficiency of Noble Gas Trapping in Astrophysical Environments
长期以来,无定形冰一直被认为是将极端挥发物捕获到固体中的一种手段,这解释了这些物质在彗星和行星大气中的丰度。实验表明,这种捕获是可能的,并已被用来估计原始冰形成后每个物种的丰度。然而,这些实验的沉积速率比在分子云或太阳星云中的沉积速率高出许多数量级。在这里,我们开发了一个数值模型,再现实验结果,并将其应用到分子云和原行星盘的预期条件。我们发现,冰捕获存在两种制度:“埋葬捕获”的被困物种的比例,水在冰中反映了相同的比例在气体和“平衡捕获”的比例在冰中只取决于被困物种的分压在气体中。这两种状态之间的边界由温度和冰沉积的速度决定。在确定行星形成期间被捕获的挥发物的来源时,必须考虑到这种影响。
2018-11-14 astro-ph.EP
External Photoevaporation of the Solar Nebula II: Effects on Disk Structure and Evolution with Non-Uniform Turbulent Viscosity due to the Magnetorotational Instability
原行星盘的结构和演化,特别是穿过其中的径向气体流动,对许多因素都很敏感。一个在文献中偶尔被考虑的是来自附近大质量恒星的远紫外线辐射的外部光蒸发,尽管几乎一半的盘会经历光蒸发。文献中显然没有考虑的另一个效应是圆盘中$α$的空间和时间变化值[其中湍流粘度$ν$是$α$乘以声速C乘以圆盘尺度高度H]。在这里,我们使用Bai \& Stone(2011)的公式将$α$与盘中的电离分数联系起来,假设角动量的湍流输运是由于磁旋转不稳定性。我们发现,磁盘的演变是最敏感的表面积的尘埃。通常是内盘中的$α\lesssim 10^{-5}$($< 2$ AU),上升到$\sim 10^{-1}$超过20 AU。这极大地改变了星盘的结构和物质通过它的流动:当外盘迅速粘性扩散时,内盘几乎不演化;这导致了陡峭的表面密度分布,斜率为< p >$\approx$ 2 - 5(在5-30 AU区域),外部光蒸发使其变得更陡。我们还发现,变量$α$和外部光蒸发的组合最终导致气体接近3 AU,以前向内吸积,被向外吸引到光盘的光蒸发外缘。这些效应对行星形成和原行星盘中的挥发物运输有着严重的影响。
2015-11-17 astro-ph.EP
Observations of the D/H ratio in Methane in the atmosphere of Saturn's moon, Titan - where did the Saturnian system form?
关于太阳系形成的细节仍有很大争议。关于巨行星的形成位置,以及挥发性物质在整个原始行星系中的混合程度,仍然存在疑问。对太阳系各天体的氘化水平的研究,是一种很有希望帮助揭示行星形成历史的诊断方法。例如,土卫六大气中甲烷的D/H比可以用来诊断巨型行星形成区域内太阳星云的初始条件,并可以帮助我们确定土卫六(以及土星系统)在哪里吸积了挥发性物质。泰坦的氘化水平也对泰坦大气成分的来源和长期演变有影响。我们展示了使用双子望远镜上的NIFS光谱仪在1.58微米窗口内进行观测的结果,并使用VSTAR逐线传输模型对我们的数据进行了建模,该模型得出土卫六大气层的D/H比为143+/-16)x 10^{-6} [1]。目前,我们正在使用1.2-1.7微米范围内甲烷的新的线参数集对Gemini高分辨率GNIRS光谱进行建模[2]。
2013-02-19 astro-ph.EP
Juno Microwave Observations Reveal Jupiter's Deep Alkali-Chlorine Relation
University of California, Santa Cruz(加州大学圣克鲁兹分校);University of Michigan(密歇根大学);University of Leiden(莱顿大学)
研究结合朱诺号微波辐射计观测与贝叶斯框架,揭示木星深层气相碱金属与氯的丰度比,排除全球千巴辐射带,为木星吸积固体的岩-冰平衡提供新诊断依据。
2026-08-10 astro-ph.EP physics.ao-ph