Nach dem Lesen des Artikels "Die gemessenen Zusammensetzungen von Uranus und Neptun aus ihrer Formation auf der CO-Eislinie" blieben bei mir Zweifel, die ich klären möchte.
Erstens schlägt das Papier vor, dass Uranus und Neptun in der CO-Eislinie des Sonnensystems entstanden sind, was einige ihrer ungewöhnlichen Eigenschaften erklärt (reichlich Kohlenstoff, erschöpfter Stickstoff usw.).
In dem Artikel wird eine Erklärung für das niedrige D/H-Verhältnis von Uranus und Neptun vorgeschlagen, das nicht mit dem der Kometen in ihrer Nachbarschaft übereinstimmt, was darauf hindeutet, dass das Wasser in ihnen nicht aus dem protosolaren Nebel stammt:
Schließlich führt die Kopplung der D/H-Beobachtungen in Uranus und Neptun mit unserem Modell, bei dem nur ein kleiner Bruchteil des im Planeteninneren vorhandenen Wassers nebulären Ursprungs ist und der Rest aus der Umwandlung von CO in H2O stammt, zu einem höheren D /H-Verhältnis für die Proto-Eise, die die Planeten bildeten. Der gefundene Wert ist kompatibel mit internen Strukturmodellen und dem Entstehungsort der Planeten in derselben Region wie Kometen.
Stattdessen würde Wasser durch die Reaktion des angesammelten CO mit dem H2 in seiner Atmosphäre entstehen. Mit anderen Worten, Wasser würde in ihnen entstehen.
Dem Papier zufolge bestand die Zusammensetzung der CO-Eislinie nach 100.000 Jahren hauptsächlich aus CO, während Wasser 1,9 % der Gesamtzusammensetzung ausmachte. Deshalb frage ich mich, warum war das Wasser in der CO-Eislinie knapp? Hängt der Wassermangel in der CO-Eislinie mit dem hohen Kohlenstoffvorkommen in dieser Zone zusammen?
Andererseits erwähnen die Autoren, dass die große Menge an kohlenstoffreichen Feststoffen die Entstehung der Kerne dieser Planeten ermöglichte:
Da CO der wichtigste C-haltige flüchtige Stoff im PSN [protosolaren Nebel] ist, sollte seine Eislinie sehr reich an Feststoffen sein, was den Ursprung der hohen volumetrischen Dichte von Feststoffen erklärt, die zur Bildung der Planeten benötigt werden. Die hohe CO-Häufigkeit in den Bausteinen impliziert, dass Planeten, die sich in dieser Region bilden, in großen Mengen sehr reich an Kohlenstoff sein sollten.
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In diesem Artikel haben wir gezeigt, wie die Bildung von Uranus und Neptun auf der CO-Eislinie viele Probleme im Zusammenhang mit diesen Planeten löst. Die diffusive Umverteilung von Dampf über die Eislinien erhöht die lokale Feststoffdichte, was die Bildung dieser Planeten aus kohlenstoffreichen Feststoffen, aber stickstoffarmen Gasen ermöglicht, und führt zu Planeteninneren, die mit jüngsten D/H-Messungen übereinstimmen.
Aber was meinen die Autoren, wenn sie von „kohlenstoffreichen Feststoffen“ sprechen? Bedeutet dies, dass die Kerne von Uranus und Neptun arm an Silikaten sind?
All dies lässt mich denken, dass die Kerne dieser Planeten den Kohlenstoffplaneten ähneln, von denen angenommen wird, dass sie aus Karbiden bestehen. Könnte dies bei den Kernen von Uranus und Neptun der Fall sein?
Die Autoren betrachteten jedoch eine Umgebung mit C/O ~ 1, aber es wird erwartet, dass sich Kohlenstoffplaneten in Umgebungen mit C/O > 1 bilden. Wie auch immer, ich kann an nichts anderes als Carbid denken, wenn die Autoren „kohlenstoffreich“ erwähnen Feststoffe"...
Es gibt ein paar Dinge, die man beachten muss, wenn man über Komposition spricht:
Es ist üblich, von relativen Häufigkeiten zu sprechen , und üblicherweise wird die Sonnenzusammensetzung als Maß dafür genommen, in der Annahme, dass ihre Zusammensetzung bis auf wenige Ausnahmen meist prästiniert ist. Jetzt können Sie Beobachtungen verschiedener Körper vergleichen und sich die Verhältnisse verschiedener Materialien ansehen, z. B. Stickstoff vs. Kohlenstoff.
Nun, Materialien haben unterschiedliche Kondensationstemperaturen, und das ist einer der Hauptpunkte des Papiers. In der Sonne befindet sich alles in der Gasphase und hat somit ein ungefähr unberührtes Verhältnis.
Planeten hingegen entstehen aus Festkörpern. Also - angenommen ein Planet entsteht im Abstand R von der Sonne - bildet er sich nur aus den Materialien, die bei der Temperatur im gegebenen Abstand bereits erstarren. (Dies wird aufgrund der radialen Vermischung in der PPD und der Planetenmigration vereinfacht, aber der Punkt ist immer noch gültig). Während die chemische Gesamtzusammensetzung des PPD gleich ist, die chemische Zusammensetzung der Feststoffe unterschiedlich ist, werden die Hoch(er)temperatur-Kondensate angereichert, somit werden sie auch in den sich dort bildenden Planeten angereichert
Kohlendioxid kondensiert aus der Gasphase bei etwas höherer Temperatur als Stickstoff. Das bedeutet, dass Sie die feste Phase des PPD mit Kohlenstoff und Sauerstoff anreichern. Planeten bilden sich aus Festkörpern und reichern erst dann Gas an, wenn sie ausreichend gewachsen sind – eine Schwelle, die Uranus und Neptun nur knapp erreichten. Gleichzeitig muss sich das Gas des PPD im Druckgleichgewicht befinden, also eine Strömung zur Kondensationszone hin bestehen, die zu einer geringfügigen weiteren Anreicherung der kondensierenden Stoffe in der Feststofffraktion führt - was nur teilweise durch die Radialdrift des PPD ausgeglichen wird Feststoffe nach innen, wo sie wieder verdampfen.
Im Wesentlichen sind sie aufgrund unterschiedlicher Kondensationstemperaturen und der Region, in der sich die beiden äußeren Gasplaneten gebildet haben, im Vergleich zu Stickstoff aufgrund von Kohlendioxideis, das im Sonnennebel kondensiert, mit Kohlenstoff angereichert. Das bedeutet nicht, dass irgendjemand die Kieselerde oder das Wassereis in der Formation als solches weggenommen hat.
Ich finde in dem Papier keine Unterstützung dafür, dass das Verhältnis von C / O über 1 hinaus erhöht werden kann: Die am häufigsten vorkommenden Feststoffe sind Slica, Wassereis - und der Punkt des Papiers in dieser Entfernung CO, das währenddessen zunehmend erhöht wird Bildungsprozess durch Transportprozesse von Feststoffen und Gasen und Kondensation in der Nähe der CO-Schneegrenze (siehe dort Abbildung 4).
ProfRob