新的物理模型解释了太阳系中的水起源

通过木星的增长分散到太阳系内部区域的物体带来了地球上的大部分水。美国宇航局

配备牛顿普遍引力的法律（在330年前发表于Principia），并强大的计算资源（用于将法律应用于超过10,000多个互动机构），一位年轻的巴西研究员和他的前博士后监督员刚刚提出了一个新的物理模型解释地球上的水的起源以及太阳系中的其他地球样物体。

这篇文章，“内太阳系中的水头：在木星和土星的快速气体吸收期间，散落的行星散落于行星科学杂志Icarus。

这篇文章的作者是AndréIzidoro，隶属于圣保罗州立大学的GuArateUetá工程学院（Feg-unesp），并由Fapesp的年轻调查员补助金，而美国天体物理学家Sean Raymond，他目前与Bordeaux天体物理学法国实验室。

“地球水主要来自小行星的想法并不是新的。研究人员实际上是一项共识。我们的工作不是那种意义的突破性。我们所做的是将小行星贡献与木星的形成相关联。基于所产生的模型，我们“交付到地球”的水量，与目前估计值一致，“Izidoro告诉Agênciafapesp。

地球上水量的估计变化了很多。如果测量单位是陆地海洋，一些科学家们谈到了三到四个，而其他科学家则估计数十个。该变异源于地球热带地幔中的水量及其岩石地壳的含量未知。无论如何，建议的模型涵盖了全系列的估计。

“首先，留下地球通过彗星从非常远地区的影响来抛开所有水的想法很重要。这些“交付”也发生了，但他们的贡献率以后，以百分比而言，百分比较小，“Izidoro说。“我们的大多数水来到目前在地球形成之前被地球轨道占据的地区。”

要了解这一切，值得在太阳系形成的传统模型中定义的场景，然后添加新模型的水。初始条件是巨大的气体和宇宙灰尘。由于某种重力干扰或局部湍流，云塌陷并被成为中心的特定内部区域吸引。

随着物品的积累，在大约45亿年前，该中心变得如此大规模，热烈地热，它开始了核聚变的过程，这将其转化为一个明星。同时，剩下的云持续到轨道，中心凝集到形成圆盘的物质，后来脱落以定义原生偶氏菌属。

“估计该盘的富含水域的地区已经位于太阳的几个天文单位。在内部区域，更靠近恒星，温度太高而过高，以积聚除外，除了蒸气形式的非常少量，“Izidoro说。

天文单位（AU）是与地球到太阳的平均距离。1.8 AU和3.2 AU之间的区域目前被小行星带占据，其中数十万个物体。位于1.8 AU和2.5 AU之间的小行星大多是水贫量，而位于2.5以上的人则是富含水的。根据Izidoro的说法，形成了木星的过程可以解释该术语的起源。

“太阳的形成和瓦斯圆盘完全耗散之间经过的时间在宇宙音阶上非常短暂：从500万到最多为1000万年，”他说。“由于木星和土星的这种汽油巨头的形成只能发生在太阳系的这种年轻阶段，因此在这一阶段，木星的快速增长是重力令人遗憾的是千里的富含水的行星，从原始轨道上脱开它们。“

据信木星具有固体核心，质量相当于地球的几次。该核心被厚度和大量的气体包围。木星只能在太阳骨膜阶段获得这种包裹，当系统形成并且可获得大量的气态材料时。

由于大量的木星的胚胎，通过引力吸引力获得这种气体的收购。在巨型星球的形成附近，位于“雪线”之外，数千个星期六（类似于小行星的岩石体），绕盘的中心，同时吸引彼此。

木星的质量快速增加了许多机构的脆性重力平衡。几个星期体被Proto-Jupiter吞噬。其他人被推动到太阳系的郊区。另外，较小的数量被冲入盘的内部区域中，将水输送到后来形成的地球行星和小行星带的材料。

“在阳光形成后，形成地球的形成期限为3000万至1.5亿年，”Izidoro说。“当发生这种情况时，我们的行星形成的磁盘的区域已经包含大量的水，由木星散落的行星分散，也是由土星散射的。稍后可以通过与彗星和小行星的碰撞来到少量地球水。通过内源性物理化学方法可以局部地形成甚至更小的比例。但大多数都带来了星期体。“

他的论点得到了他以前的主管建立的模型的支持。“我们使用超级计算机通过Fortran中的数值集成商模拟多体之间的引力相互作用，”他解释说。“我们介绍了一种修改，包括在行星形成时代期间包括介质中存在的天然气的影响，因为除了正在进行的所有引力相互作用之外，行星也受到称为”天然气的作用“的影响拖动'，这基本上是在运动的相反方向上吹来的“风”。这种效果类似于骑自行车者在运动中感知的力，因为空气分子与他的身体碰撞。“

由于气阻力，由木星散落的初始极细长的轨道逐渐“圆形化”。这是这种效果，将这些物体植入现在是小行星带。

这种仿真中的一个关键参数是过程开始时太阳星云的总质量。要到达此数字，izidoro和Raymond使用了20世纪70年代早期提出的模型，该模型基于在太阳系中目前观察到的所有物体的估计量。

为了在系统形成期间抑制物质喷射来弥补损失，模型校正了不同物体的当前质量，使得重量的重量（氧气，碳等）和轻质元素（氢气，氦气等）的比例。 ）等于太阳的那些。对此的理由是气盘和太阳的组成是相同的假设。在这些改变之后，获得了原始云的估计质量。

“此外，我们的新模型也考虑了现有小行星的不同尺寸，这范围从千克到数百公里的长度，因为气体往往比其他气体更大地影响更小的小行星，”Izidoro说。

在此动画中可以看到基于这些参数的仿真：

水平轴显示在Au中的阳光距离。沿垂直轴绘制物体'轨道偏心。随着动画的进展，它说明了在形成阶段期间系统的演变。位于5.5岁以下的两个黑点和一点7.0 Au，分别对应于木星和土星。在动画期间，这些尸体随着它们的增长来自原文象云的气体，它们的增长稳定了行星，散落在各种方向上。分配给行星段的不同颜色仅用于显示他们开始的位置以及如何分散。灰色区域标志着小行星带的当前位置。时间通过数千年来，如图所示。

第二个动画增加了一个关键成分，这些成分是木星和土星的迁移，以在其生长过程中靠近太阳的位置。

身体中的所有重力相互作用的计算都是基于牛顿的法律。数字集成商使研究人员能够在不同时间计算每个身体的位置，这是一个没有超级计算机的10,000个机构是不可能的。

出版物：肖恩N.Raymond和Andre Izidor，“内太阳系中的水头起源：星期六在木星和土星的快速天然气吸收期间散落，“伊卡洛斯，2017年; DOI：10.1016 / J.ICarus.2017.06.030