失われた内部太陽系材料からの地球型惑星形成

失われた内部太陽系材料からの地球惑星形成
2022年1月20日に提出
岩石惑星形成の2つの根本的に異なるプロセスが存在するが、太陽系の地上惑星を構築したものは不明である。彼らは、内側の太陽系からの惑星胚間の衝突によって形成されるか、または外側の太陽系から日当たりのぎり漂うミリメートルサイズの「小石」を降着させることによって形成された。地球と火星の同位体組成は、隕石によってサンプリングされていない最も内側の円盤からの材料を含む内部太陽系材料間の2成分混合によって支配されているのに対し、外側の太陽系材料の寄与は質量によって数%に制限されていることを示す。これは、地球惑星の小石の降着起源に反論するが、内部太陽系胚からの衝突成長と一致する。地球と火星の外側の太陽系材料の低い割合は、太陽系における岩石惑星形成の特定の経路を強調する、円盤内の持続的なダストドリフトバリアの存在を示しています。

序章
岩石惑星は、2つの根本的に異なるプロセスによって形成された可能性があります（図1）。クラシックでは
寡頭制の成長のモデル、月から火星のサイズの惑星の胚の降着
ガスと微惑星の原始惑星系円盤は、ガス除去後、長引く段階が続いた
地球型惑星の最終的な組み立てにつながる、胚間の相互影響の。
最近では、惑星が降着することによって成長する代替モデルが提案されています
外太陽系からの「小石」。これは、ガスの抗力によってディスクを通って太陽に向かってドリフトします（2、3）。
ペブル集積は、巨大惑星コア（4、5）を形成するのに非常に効果的であり、また、
太陽系の地球型惑星（6、7）。これらの2つのプロセスのどちらが支配していたかを判断する
太陽系の地球型惑星の形成は、太陽系の
建築と動的進化、そして太陽系の惑星形成を
太陽系外惑星系で観察されるような、一般的な惑星形成プロセスの文脈。


図1.地球型惑星形成の考えられるシナリオ。 寡頭的成長の古典的な「ウェザリルタイプ」モデルでは、
ガスディスクの後の月から火星サイズの惑星の胚の間の相互衝突によって形成された地球型惑星
木星の間に内側に散らばったCC微惑星のごく一部だけが散逸し、降着しました
成長および/または推定上の移行。 あるいは、地球型惑星はガスの寿命内に形成された可能性があります
ガスのためにディスクを通って太陽に向かって漂う外側の太陽系からの「小石」を効率的に降着させることによってディスク
引っ張る。 2つのモデルは、地球型惑星によって付着する外太陽系（CC:炭素質）物質の量が異なります。
元素合成同位体異常を使用して定量化することができます。


図2.地球（BSE）と火星（BSM）の隕石とケイ酸塩部分の同位体異常。 NC隕石
内太陽系を表す、赤で示されている、CC隕石、外太陽系を表す、で示されている
青い。すべての元素ペアについて、NC隕石間の同位体異常は線形相関しており、BSEは次の場所にプロットされています。
これらの相関関係の一端。赤い実線は、対応する1σエラーを伴うNCデータの線形回帰を示します
封筒。 （A）εにおける超新星関連の同位体異常
50Tiとε54CrはNC間で正の相関があります
隕石。この相関の上端にあるBSEとBSMのプロットは、CC隕石を指しています。 （B）異常
εで
96Zrとε94MoもNC隕石間で相関していますが、NC隕石トレンドの終わりのBSEプロット
CC隕石から離れて、s過程核種が豊富な組成物に向かっています。 （C、D）BSEも
Fe族元素の異常に対するNC相関の終わり（ε50Tiとε54Cr）およびより重い元素、再び指し示す
CC隕石から離れて。 （A）の破線は、ウレイライト様とCI様の混合シナリオ案を示しています。
材料（9、10）ですが、この混合物は多次元同位体のBSEとBSMの組成を説明できません
スペース（D）。ここで例示されている関係は、すべての要素の異常に対して有効です（図5）。ブラキナイト（ライトレッド
パネルD）のひし形は、分離されたMo–Ru同位体分類学（52）を示しており、回帰から除外されています。データと
データソースは補足資料に記載されています。エラーバーは95％の信頼区間を示します。


図3.バルクケイ酸塩地球とバルクケイ酸塩火星のε95Moとε94Moの異常。 NCおよびCC隕石は上にプロットします
2本のほぼ平行な線、NC線とCC線（18、20）。これらの線に沿った同位体変動は主に
sプロセスの変動を反映しますが、それらの間のオフセットは、NC上のCCでのrプロセスの超過を反映します。
貯水池。赤い実線は、対応する1σエラーエンベロープ（20）を持つNCデータの線形回帰を示します。両方、
陸域マントル由来の岩石のMo同位体データ（小さな記号）を平均することによって定義されるBSEおよびBSM（18）および
火星の隕石は線の間にプロットされ、地球と火星の両方へのCC物質の降着を示しています。また
示されているのは、内太陽系からのサンプリングされていない、s過程が濃縮された物質の位置です（矢印から開始）。 The
BSEおよびBSMの構成は、このコンポーネントと既知のNCおよびCCの混合物として再現できます。
隕石（CC線の青い影付きの領域）。エラーバーは95％の信頼区間を示します。


図4.NCおよびCC隕石の同位体異常、および多元素の地球と火星のケイ酸塩部分
空。 内太陽系を表すNC隕石は赤で示され、外側太陽系を表すCC隕石は赤で示されています
システムは青色で表示されます。 NC隕石間の同位体異常は線形相関しており、BSEは常に
これらの相関関係の一方の端にプロットします。 赤い実線は、NCの同位体データの線形回帰（ヨークフィット）を示します
対応する1σエラーエンベロープを持つ隕石。 ブラキナイト隕石はMoとRuの同位体を分離しました
分類学（52）であり、ε50Tiおよびε54Cr対ε94Moおよびε100Ru空間（明るい赤いひし形）の回帰から除外されました。
限られたデータ、データの精度、またはデータの広がりは、現在、ε62Ni-ε54Fe、ε62Niεで意味のあるNC回帰を許可していません。
96Zrおよびε62Ni-ε145Ndスペース。 データは補足資料データS1に記載されています。 不確実性は95％を表します
信頼区間。



図5.多次元同位体空間で地球と火星の同位体組成を再現するためのモンテカルロシミュレーションの結果。 （A）NC MoをBSEに配信する平均ε94Moの確率分布関数（PDF）
およびBSM。 （B）NCによって配信されたBSEおよびBSM Moの一部のPDF（補数はCCからのもの）。 （C）のPDF　CC材料によって運ばれるバルクの地球と火星の割合、両方の惑星で4％にピークがあります