После прочтения статьи «Измеренные составы Урана и Нептуна по их формированию на ледяной линии СО» у меня остались сомнения, которые я хотел бы прояснить.
Во-первых, в документе предполагается, что Уран и Нептун были созданы в линии льда CO Солнечной системы, что объясняет некоторые из их необычных характеристик (обилие углерода, обеднение азота и т. д.).
В статье предлагается объяснение низкого отношения D/H Урана и Нептуна, которое не согласуется с таковым у комет в их окрестностях, что предполагает, что вода внутри них не аккрецировалась из протосолнечной туманности:
Наконец, объединение наблюдений D/H на Уране и Нептуне с нашей моделью, в которой лишь небольшая часть воды, присутствующей во недрах планет, имеет небулярное происхождение, а остальная часть образуется в результате превращения CO в H2O, приводит к более высокому D Отношение /H для протольдов, сформировавших планеты. Найденное значение совместимо с моделями внутренней структуры и местом образования планет в том же регионе, что и кометы.
Вместо этого вода будет создаваться в результате реакции аккрецированного CO с H2 в его атмосфере. Другими словами, внутри них будет создана вода.
Согласно статье, состав линии льда CO через 100 000 лет в основном состоял из CO, а вода составляла 1,9% от общего состава. Это заставляет меня задаться вопросом, почему в линии льда CO было мало воды? Связано ли истощение воды в линии льда CO с высоким содержанием углерода в этой зоне?
С другой стороны, авторы отмечают, что большое количество богатых углеродом твердых веществ позволило создать ядра этих планет:
Поскольку CO является основным углеродсодержащим летучим веществом в PSN [протосолнечной туманности], его линия льда должна быть очень богата твердыми частицами, что объясняет происхождение высокой объемной плотности твердых тел, необходимой для формирования планет. Высокое содержание CO в строительных блоках означает, что планеты, формирующиеся в этом регионе, должны быть очень богаты углеродом.
...
В этой статье мы показали, как образование на Уране и Нептуне на ледяной линии СО решает многие вопросы, связанные с этими планетами. Диффузионное перераспределение пара по линиям льда увеличивает локальную плотность твердых частиц, что позволяет формировать эти планеты из твердых частиц, богатых углеродом, но бедных азотом газов, и приводит к недрам планет, согласующимся с недавними измерениями D/H.
Но что имеют в виду авторы, когда говорят о «твердых телах, богатых углеродом»? Значит ли это, что ядра Урана и Нептуна бедны силикатами?
Все это наводит меня на мысль, что ядра этих планет подобны углеродным планетам, которые, как считается, состоят из карбидов, не может ли это быть в случае с ядрами Урана и Нептуна?
Однако авторы рассматривали среду с C/O ~ 1, но ожидается, что углеродные планеты будут формироваться в средах с C/O > 1. Во всяком случае, я не могу думать ни о чем другом, кроме карбида, когда авторы упоминают «богатые углеродом твердые тела"...
Есть несколько вещей, которые нужно учитывать, говоря о композиции:
Обычно говорят об относительном содержании , и обычно за меру этого берется солнечный состав в предположении, что его состав в основном престинальный, за немногими исключениями. Теперь вы можете сравнивать наблюдения разных тел и смотреть на соотношение различных материалов, скажем, азота и углерода.
Теперь материалы имеют разную температуру конденсации, и это один из основных моментов статьи. На солнце все находится в газовой фазе и, таким образом, имеет примерно первозданное соотношение.
С другой стороны, планеты формируются из твердых тел. Таким образом, если предположить, что планета образуется на расстоянии R от Солнца, она образуется только из материалов, которые уже затвердевают при температуре на данном расстоянии. (Это упрощено из-за радиального смешения в PPD и планетарной миграции, но точка зрения остается в силе). В то время как общий химический состав ППД одинаков, химический состав твердых частиц отличается, высокотемпературные конденсаты обогащены, следовательно, они также обогащены образующимися там планетами.
Углекислый газ конденсируется из газовой фазы при несколько более высокой температуре, чем азот. Это означает, что вы обогащаете твердую фазу PPD углеродом и кислородом. Планеты формируются из твердых тел и накапливают газ только тогда, когда они достаточно выросли — порог, которого Уран и Нептун едва достигли. В то же время газ ППД должен находиться в равновесии давлений, поэтому существует поток в сторону зоны конденсации, что приводит к незначительному дополнительному обогащению конденсирующегося вещества твердой фракцией, что лишь частично уравновешивается радиальным дрейфом твердые вещества внутрь, где они снова испаряются.
По сути, из-за разных температур конденсации и области образования двух внешних газообразных планет они обогащены углеродом по сравнению с азотом из-за конденсации льда углекислого газа в солнечной туманности. Это не значит, что кремнезем или водяной лед из пласта кто-то забрал - как таковые.
Я не нахожу в статье никаких подтверждений тому, что отношение C/O может быть увеличено за пределы 1: наиболее распространенными твердыми веществами являются шлак, водяной лед и точка бумаги на этом расстоянии, CO, который все больше увеличивается во время процесс образования за счет процессов переноса твердых частиц и газа и конденсации вблизи границы снега CO (см. рис. 4 в нем).
ПрофРоб