Недавно я столкнулся с концепцией углеродных планет - планет, которые, в отличие от Земли, будут образованы в основном из углерода, а не из кислорода, кремния и магния. (Я не считаю железо, которое в основном заблокировано в ядре). Теперь меня интересует планетарный химический состав в целом. Я нашел интересные статьи, исследующие тему дисперсии планетарных химических составов (например, здесь или здесь ), но мне довольно сложно составить общую картину состояния в этой области.
Я хотел бы спросить об этих вещах:
1. Какие типичные составы планет земной группы ожидаются? (Я думаю, что будет много корреляций, некоторые группы элементов встречаются вместе, когда они связаны, например, с циклом CNO или другим ядерным циклом.)
2. Насколько сильно различаются химические составы планет земной группы? (Т.е. все ли земные планеты в основном похожи друг на друга, или лучше ожидать, что каждая планетная система имеет уникальное соотношение элементов?)
Ответы:
Я не думаю, что авторы утверждают, что это именно то, из чего сделаны все планеты, а просто иллюстрируют, что в настоящее время не наблюдается каких-либо больших отклонений от такого состава (например, планеты, которые сделаны исключительно из железа).
На этой диаграмме относительно немного планет, потому что трудно получить массы малых транзитных планет (для этого необходимо определить доплеровский сдвиг, вызванный притяжением планеты к ее звезде-хозяину).
Конечно, разные модели дают несколько разные результаты. Например, Wagner et al. (2012) использовали те же данные для Kepler-10b и CoRoT-7b и их собственных подробных моделей, чтобы доказать, что эти планеты имеют железное ядро, которое составляет около 60% планеты, то есть намного больше, чем составляет Землю.
В настоящее время данные для планет с наименьшей массой в настоящее время указывают на то, что разнообразие может быть ограниченным. Но информация, с которой мы работаем, размер выборки и тот факт, что определяются только массы и радиусы, слишком редки, чтобы быть уверенными.
С теоретической точки зрения есть много идей. Основная концепция формирования планет земного типа заключается в том, что они образуются (относительно) близко к родительской звезде и имеют составы, отражающие то, какие элементы и минералы могут конденсироваться из протопланетного диска при высоких температурах. Это, в свою очередь, зависит от баланса элементов, которые присутствуют в протопланетном диске, где в диске формируется планета, детальной структуры протопланетного диска, как он охлаждается и как планеты перемещаются в диске. Неудивительно, что, изменяя некоторые из этих условий, можно создавать планеты с большим разнообразием составов, что, как я уже говорил выше, как представляется, слегка противоречит имеющимся данным.
Примеры этих теоретических подходов можно найти в Moriarty et al. (2014) (из которых вы знакомы), но также см. Carter-Bond et al. (2012)примеры того, как может возникнуть химическое разнообразие. Кажется, что отношения Mg / Si и C / O оказывают наибольшее влияние на конечные составы сформированных планет. Низкое отношение C / O способствует образованию силикатов и меньшего количества углеродосодержащих соединений; но если углерода больше, чем кислорода, тогда становится более благоприятным для образования углерода и карбида кремния (я думаю, это то, что вы подразумеваете под «углеродными планетами»), но это также зависит от температуры в регионе, где формируется планета. Для справки, отношение солнечного C / O составляет 0,54, а относительное содержание углерода на Земле намного ниже (чем на Солнце), но отношение C / O, измеренное в других звездах, может быть выше.
источник
Вам может быть трудно найти окончательные ответы на эти вопросы. Я после тех же ответов и надеюсь, что это послужит отправной точкой для чего-то более конкретного и всеобъемлющего.
Как правило, обилие элементов тесно связано с их массой. В действительности, чем тяжелее элемент, тем более дефицитным он будет. Это связано с тем, что по мере продвижения к более тяжелым элементам периодической таблицы значительно увеличивается количество энергии, необходимой для процесса синтеза.
Говорят, что для элементов, более тяжелых, чем Fe (железо), требуется событие, такое как взрыв сверхновой (или окружение с аналогичными температурами), которое происходит, когда звезда прожигает кремниевое топливо и разрушается, генерируя достаточно энергии для последующих реакций синтеза. ,
Это видео описывает процесс
Не вдаваясь в состав элементов, вы, вероятно, могли бы начать с относительного обилия отдельных элементов, чтобы определить шансы их существования на любой данной планете, и оттуда попасть в формы / химические составы, которые они будут образовывать в коре и атмосфере планеты.
Это график из Википедии, показывающий относительное содержание элементов на основе спектроскопических (на основе спектров излучения и поглощения элементов) измерений.
источник