В астрономии или планетарной науке , то мороз линия , также известная как линии снега или ледяной линия , является особенно расстоянием в солнечной туманности от центральной протозвезды , где он холодный достаточно для летучих соединений , таких как вода , аммиак , метан , двуокись углерода , и окись углерода для конденсации в твердые зерна льда.
Каждое летучее вещество имеет свою собственную линию снега (например, окись углерода, [1] азот, [2] и аргон [3] ), поэтому важно всегда указывать, какой материал снеговой линии имеется в виду. Для материалов, которые трудно обнаружить, можно использовать индикаторный газ; например диазенилий для окиси углерода.
Термин заимствован из понятия « линия промерзания » в почвоведении .
Место расположения
Различные летучие соединения имеют разные температуры конденсации при разных парциальных давлениях (следовательно, разную плотность) в туманности протозвезды, поэтому их соответствующие линии инея будут отличаться. Фактическая температура и расстояние до линии снежного покрова водяного льда зависят от физической модели, использованной для ее расчета, и от теоретической модели солнечной туманности:
Текущая линия снежного покрова в сравнении с линией снега формации
Радиальное положение фронта конденсации / испарения меняется со временем по мере развития туманности. Иногда термин « линия снега» также используется для обозначения текущего расстояния, на котором водяной лед может быть устойчивым (даже под прямыми солнечными лучами). Это текущее расстояние линии снега отличается от расстояния линии снежного покрова во время формирования Солнечной системы и приблизительно равно 5 а.е. [8] Причина разницы в том, что во время формирования Солнечной системы солнечная туманность была непрозрачным облаком, где температура была ниже вблизи Солнца, [ цитата необходима ], а само Солнце было менее энергичным. После образования лед был погребен падающей пылью, и он оставался стабильным на несколько метров ниже поверхности. Если лед в пределах 5 а.е. обнажается, например, кратером, он сублимируется в короткие сроки. Однако вне прямого солнечного света лед может оставаться стабильным на поверхности астероидов (а также Луны и Меркурия), если он расположен в постоянно затененных полярных кратерах, где температура может оставаться очень низкой на протяжении всего возраста Солнечной системы (например, 30-40 лет). К. на Луне).
Наблюдения за поясом астероидов , расположенным между Марсом и Юпитером, позволяют предположить, что линия водного снега во время формирования Солнечной системы располагалась внутри этого региона. Внешние астероиды представляют собой ледяные объекты класса C (например, Абэ и др. 2000; Морбиделли и др. 2000), тогда как внутренний пояс астероидов в значительной степени лишен воды. Это означает, что когда произошло образование планетезималей, линия снега была расположена примерно в 2,7 а.е. от Солнца. [6]
Например, карликовая планета Церера с большой полуосью 2,77 а.е. находится почти точно на нижней оценке линии водяного снега во время формирования Солнечной системы. Кажется, что у Цереры ледяная мантия, а под поверхностью может даже находиться водный океан. [9] [10]
Формирование планеты
Более низкая температура в туманности за линией изморози делает гораздо больше твердых частиц доступными для аккреции в планетезимали и, в конечном итоге, на планеты . Таким образом, линия инея отделяет планеты земной группы от планет-гигантов Солнечной системы. [11] Однако планеты-гиганты были обнаружены внутри линии инея вокруг нескольких других звезд (так называемые горячие юпитеры ). Считается, что они образовались за пределами линии промерзания, а затем мигрировали внутрь на свои нынешние позиции. [12] [13] Земля, которая находится менее чем на четверти расстояния от линии замерзания, но не является планетой-гигантом, обладает достаточной гравитацией, чтобы удерживать метан, аммиак и водяной пар от выхода из нее. Метан и аммиак встречаются редко в атмосфере Земли только из-за их нестабильности в богатой кислородом атмосфере, которая возникает из-за жизненных форм (в основном зеленых растений) , биохимия которых предполагает наличие большого количества метана и аммиака одновременно, но, конечно, жидкую воду и лед , которые химически стабильны в такой атмосфере, образуют большую часть поверхности Земли.
Исследователи Ребекка Мартин и Марио Ливио предположили, что пояса астероидов могут иметь тенденцию формироваться в непосредственной близости от линии замерзания из-за того, что близлежащие планеты-гиганты нарушают формирование планет внутри своей орбиты. Анализируя температуру теплой пыли, обнаруженной около 90 звезд, они пришли к выводу, что пыль (и, следовательно, возможные пояса астероидов) обычно обнаруживалась вблизи линии инея. [14] Основным механизмом может быть термическая нестабильность линии снега во временных масштабах 1000–10 000 лет, приводящая к периодическому осаждению пылевого материала в относительно узких околозвездных кольцах. [15]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Ци, Чуньхуа; Оберг, Карин I .; Вилнер, Дэвид Дж .; д'Алессио, Паола; Бергин, Эдвин; Эндрюс, Шон М .; Блейк, Джеффри А .; Hogerheijde, Michiel R .; ван Дишек, Эвин Ф. (2013). «Построение снежной линии CO в аналоге солнечной туманности Чунхуа Ци, Карин И. Оберг и др.». Наука . 341 (6146): 630–2. arXiv : 1307,7439 . Bibcode : 2013Sci ... 341..630Q . DOI : 10.1126 / science.1239560 . PMID 23868917 .
- ^ Dartois, E .; Engrand, C .; Brunetto, R .; Duprat, J .; Пино, Т .; Quirico, E .; Ремусат, Л .; Бардин, Н .; Briani, G .; Mostefaoui, S .; Morinaud, G .; Журавль, Б .; Szwec, N .; Delauche, L .; Jamme, F .; Sandt, Ch .; Дюма, П. (2013). «Ультрауглеродные антарктические микрометеориты, исследующие Солнечную систему за пределами линии азотного снега, Э. Дартуа и др.». Икар . 224 (1): 243–252. Bibcode : 2013Icar..224..243D . DOI : 10.1016 / j.icarus.2013.03.002 .
- ^ Öberg, KI; Вордсворт, Р. (2019). "Композиция Юпитера предлагает его ядро в собранном виде снаружи к Снежной Линии N_ {2}" . Астрономический журнал . 158 (5).
- ^ "Структура солнечной туманности, рост и распад магнитных полей и влияние магнитной и турбулентной вязкости на туманность. Автор Чусиро Хаяси" . Архивировано из оригинала на 2015-02-19.
- ^ Подолак, М .; Цукер, С. (2004). «Заметка М. ПОДОЛАКА и С. ЦУКЕРА о линии снега в протозвездных аккреционных дисках, 2010» . Метеоритика и планетология . 39 (11): 1859. Bibcode : 2004M & PS ... 39.1859P . DOI : 10.1111 / j.1945-5100.2004.tb00081.x . S2CID 55193644 .
- ^ а б Мартин, Ребекка Дж .; Ливио, Марио (2012). "Об эволюции снежной линии в протопланетных дисках Ребекки Г. Мартин, Марио Ливио (STScI)". Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества: письма . 425 (1): L6. arXiv : 1207,4284 . Bibcode : 2012MNRAS.425L ... 6М . DOI : 10.1111 / j.1745-3933.2012.01290.x .
- ^ D'Angelo, G .; Подолак, М. (2015). «Захват и эволюция планетезималей в круговых дисках». Астрофизический журнал . 806 (1): 29 стр. arXiv : 1504.04364 . Bibcode : 2015ApJ ... 806..203D . DOI : 10.1088 / 0004-637X / 806/2/203 .
- ^ Jewitt, D .; Чизмадия, Л .; Grimm, R .; Прильник, Д. (2007). «Вода в малых телах Солнечной системы» (PDF) . In Reipurth, B .; Jewitt, D .; Кейл, К. (ред.). Протозвезд и планет V . Университет Аризоны Press . С. 863–878. ISBN 978-0-8165-2654-3.
- ^ МакКорд, ТБ; Сотин, С. (21 мая 2005 г.). «Церера: эволюция и современное состояние» . Журнал геофизических исследований: планеты . 110 (E5): E05009. Bibcode : 2005JGRE..110.5009M . DOI : 10.1029 / 2004JE002244 .
- ^ О'Брайен, DP; Трэвис, Би Джей; Фельдман, WC; Сайкс, М.В.; Шенк, ПМ; Marchi, S .; Рассел, Коннектикут; Раймонд, Калифорния (март 2015 г.). «Возможность вулканизма на Церере из-за утолщения земной коры и повышения давления в подповерхностном океане» (PDF) . 46-я Конференция по изучению Луны и планет . п. 2831 . Проверено 1 марта 2015 года .
- ^ Кауфманн, Уильям Дж. (1987). Открытие Вселенной . WH Freeman and Company . п. 94 . ISBN 978-0-7167-1784-3.
- ^ Чемберс, Джон (2007-07-01). «Формирование планет с миграцией типа I и типа II». 38. Встреча AAS / Отделения динамической астрономии. Bibcode 2007DDA .... 38.0604C.
- ^ Д'Анджело, Дженнаро; Дурисен, Ричард Х .; Лиссауэр, Джек Дж. (Декабрь 2010 г.). «Формирование планеты-гиганта». В Сигере, Сара (ред.). Экзопланеты . Университет Аризоны Press. С. 319–346. arXiv : 1006,5486 . Bibcode : 2010exop.book..319D . ISBN 978-0-8165-2945-2.
- ^ «Астероидные пояса подходящего размера безопасны для жизни» . НАСА . 1 ноября 2012 . Проверено 3 ноября 2012 года .
- ^ Оуэн, Джеймс Э. (2020). «Снежные полосы могут быть термически нестабильными». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 495 (3): 3160–3174. arXiv : 2005.03665 . DOI : 10.1093 / MNRAS / staa1309 .
Внешние ссылки
- Термическая структура и положение линии снега в протосолнечной туманности: осесимметричные модели с полным трехмерным переносом излучения М. Мин, К. П. Даллемон, М. Кама, К. Доминик
- На снежной линии в пыльных протопланетных дисках Д.Д. Сасселова и М. Лекара.