探査機ジュノーの観測では木星の雲には水が少ない事が分かっているけど、原始衛星系円盤の中でどうやって火山のあるイオと氷衛星を作り分けた？
言われてみればエウロパだけで地球の3倍の水量があるといわれている。氷衛星はさらに大きなガニメデ、カリストが有る。水は豊富なはず。以下、機械翻訳。
水が枯渇した環境でのガリレオ衛星形成の初期段階
概要
ガリレオ衛星システムの重要な特徴は、距離に応じてかさ密度が単調に減少することです
これは、最も内側の衛星イオでは氷の質量分率がゼロであり、外衛星ガニメデとカリストでは約半分であることを示しています。
木星の形成モデル、そしておそらくジュノ宇宙船
水の測定値は、木星系が形成された可能性と一致しています。
少なくとも部分的に、氷の少ない物質から。 それでも、ガリレオ衛星の形成のモデル
通常、システム内の水の氷が豊富であると仮定します。 ここでは、木星の可能性を調査します。
惑星周円盤には、フィロケイ酸塩を含む、氷が枯渇したコンドライト鉱物が生息していました。
このような粒子の脱水と、放出された水蒸気の外方拡散が起こることを示します。
ガニメデとカリストの形成領域でかなりの量の氷の凝縮を可能にする
木星周惑星円盤で。 私たちのモデルは、エウロパ、ガニメデ、カリストがの彗星のような組成とは対照的に、水の氷以外の揮発性物質があったとしてもほとんど付着していません。
土星の衛星エンケラドス。 このメカニズムにより、水が枯渇した場所に氷が豊富な衛星が存在することが可能になります
系外惑星周辺の形成環境も。
キーワード: ガリレオ衛星 (627) — 自然な衛星形成 (1425) – 木星 (873) – 太陽系 巨大ガス惑星 (1191)
1.はじめに
木星とその通常の衛星システムを形成するために利用できた水の量は、まだ議論中です。
木星の最近の形成シナリオは、おそらくその成長中に惑星の実質的な移動を引き起こします。
原始太陽のスノーラインの位置の内部星雲 (PSN) (Oberg & Wordsworth ¨ 2019; Schneider
& ビッチ 2021; Shibata & Helled 2022)。 これらのシナリオは、関連する 2-σ エラー バーと一致しています。
赤道近くの単一緯度で行われた深海存在量のジュノー測定
木星、サブソーラーである可能性を残している
(Li et al. 2020)、そして世界的な枯渇はあり得ないこと
除外されています (Helled et al. 2022)。 したがって、それはもっともらしいです、
移行パス上の木星の位置に応じて
PSNでは、成長する惑星によって降着した固体
および/またはその後期形成周惑星円盤 (CPD) によって
(Szulāgyi 2017) 炭素質コンドライトほど水が豊富ではありませんでした。 から衛星を形成するというこの考え
氷の少ない物質は、エウロパの最近の内部進化モデルによってサポートされており、
蛇紋石などのフィロケイ酸塩を含む炭素質コンドライト鉱物から付着します (Melwani Daswani et al. 2021)。 に必要な高温
エウロパが鉄分の多いコアを形成することは、岩石から揮発性物質を放出して構成するのに十分だったでしょう。
〜8wt% を超えない現在の水圏(Melwani Daswani et al. 2021)。 エウロパが降着した場合
木星の CPD で部分的に脱揮されなかった氷のないビルディング ブロックから、基本的な問題は次のとおりです。
ガニメデとカリストの両方がどのようにできるかを理解する
サブディスクが唯一の同様の材料から燃料を供給されます。
ここでは、プロパティに基づいてシナリオを提案します
全体の水蒸気の拡散再分布のガリレオ衛星がどのように増加するかを説明するCPD
形成中に観測的に制約された氷と岩の比率を持つビルディングブロック。
CPD には氷を含まないミネラルが与えられていました。 このような写真では、フィロケイ酸塩に富む固体の脱水生成物からイオが降着し、エウロパの形成場所を超えて内側に移動したと考えられます。
CPD。 フィロシリケートは含水の大きなグループを形成します
鉱物、特に蛇紋石とスメクタイト。 彼ら
結晶構造の一部としてOHを含み、
構造の層間に H2O 分子を組み込みます。 炭素質コンドライトは多くの場合、フィロケイ酸塩が豊富で、
CI/CM コンドライトの約 10 wt% のミネラル結合水
(アレクサンダー 2019)。 CPD 内を漂うフィロシリケートに富む固体は、破壊の結果である可能性があります。
受けた親体の第一世代の水の変化、またはミクロンサイズの捕獲からPSN で以前に水和された穀物
(Ciesla & Lauretta 2005)。 この形成メカニズムIo に対して呼び出されるものは、前述のものと似ています
衛星が形成されたであろう文献の中で揮発分を除去した固体から (Canup & Ward 2002; Ronnetら。 2017)、しかし注目すべき例外を除いて、
水の損失は、フィロシリケート脱水ライン (PDL) 内で起こります (約 400 ～ 600 K、以下を参照)。
~160 K のスノーライン (Harsono et al. 2015; Sasakiら。 2010)。 水質変化した材料から Io を形成すると、H2 の逃避によって酸化が促進される可能性があります。
これは、その内部の酸化状態の推論と一致します (Zolotov & Fegley 1999)。
PDL での水蒸気放出の重要な結果は、CPD 全体の拡散再分布。 水
PDL を超えて外側に拡散する蒸気は影響を受けやすい
より寒い地域に到達すると、再び凝縮します
CPD、固体の氷と岩の比率を増やす
スノーラインを超えて位置しています（スノーラインとPDLの相対位置の表現については、図1を参照してください
CPD）。 提案されたシナリオは、次のいずれかと一致しています。
木星のサブソーラーまたはスーパーソーラーの水量。
図 1. 木星半径 (RJup) の単位で表される CPD の温度、表面密度、および圧力プロファイル、
t = 10^4、10^5、および 10^6年 で計算
縦棒
I、E、G、および C の文字で指定されたものは、
それぞれイオ、エウロパ、ガニメデ、カリストの現在の軌道。 垂直の茶色と青色の長方形は、
10^6年 以上の PDL とスノーライン (SL) の時間発展
それぞれCPDで。 図ではフィロシリケートの脱水温度を 500 K と仮定しています。
図 2. 木星 CPD 内の水の存在量の放射状プロファイルは、初期の存在量の関数として表されます。
フィロケイ酸塩、その蒸気形態が、フィロケイ酸塩に富む粒子の内側へのドリフト中の脱水によって供給されると仮定すると、
t = 10^4、10^5、および 10^6年 で計算
3 つの脱水温度が考慮されます: 600 K (上部)、500 K (中間)、
および 400 K (下)。 水平の破線は、凝縮水の量が十分になるしきい値を示します。
ガニメデとカリストでそれを説明してください。 茶色と青色の縦の破線は、PDL の場所に対応します。
それぞれCPDのSL。
4。討議
ガリレオの現在の形成シナリオのほとんど
衛星 (以下、水が豊富なシナリオ) は成長を提唱します
までのCPDでの移動中の胚の3つの内衛星イオ、エウロパ、ガニメデが
相互の平均運動共鳴に閉じ込められた (Canup &Ward 2002; 佐々木ら。 2010; Peale & Lee 2002; オーバーグ
ら。 2020; マデイラら。 2021年）。 一番外側の衛星カリストは、ラプラス共鳴に到達する前に移動を終了したでしょう。
光蒸発による CPD (Oberg et al. 2020)、または
潮汐惑星衛星の相互作用に起因する発散移動によるもの (Madeira et al. 2021)。 主にベース
現在使用されているものと同様の CPD モデルについて
これらの水が豊富なシナリオは、移行を提唱しています
ガニメデとカリストの成長は、雪線を越えて広がる地域に由来する固体から、
そして、それらの内部について推測されたものと同等の氷の部分を持っています。 それらのシナリオでは、イオとエウロパ
同じ固体から降着し、雪線を内側に移動する際に揮発分がなくなります。
(Canup & Ward 2002; Ronnet et al. 2017; Sasaki et al.2010)。
水が枯渇した CPD によってガニメデとカリストに課せられた形成条件は、水が豊富なシナリオとは大きく異なります。 小石と形成中の 2 つの衛星によって付加された小衛星は、
図2に示すように、氷と岩の比率を再現するために、雪線を越えて木星の半径のいくつかに広がる領域にほとんど由来します。私たちのアプローチでは、
2 つの内側の衛星イオとエウロパから成長した
降雪線の内側の領域に氷のない物質が直接降着すること。 エウロパの水圏は、エウロパに含まれる水の一部が放出された結果生じると考えられます。
付着したフィロケイ酸塩 (Melwani Daswani et al. 2021)。
イオの内部に揮発性物質がほとんどないということは、脱水鉱物からの成長の結果
PDL の内側の領域、または PDL から降着した場合
エウロパを形成したのと同じ水和ミネラル、損失
流体力学的脱出によるその水圏の
ニモ 2020)。
水が枯渇した CPD でのガリレオ衛星の形成も、
木星でスーパーソーラーの豊富な水を発見。 の
木星のエンベロープに降着した重元素は、
固体および/または蒸気の形で付着した
PSN スノーライン (Mousis et al. 2021; Aguichine et al.
2022) CPD がアクティブになり始めたとき
惑星が水が枯渇した地域に移動したとき
雪線の内側 (Ali-Dib et al. 2014)。 この中で
文脈上、重元素が含まれることも除外されません。
エンベロープに存在するのは、氷が豊富なコア (Alibert et al. 2005; Moll et al. 2017)。
に搭載されたリモートセンシングまたは現場計測器
ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡と未来のJUICEと
エウロパクリッパー宇宙船は、原則として、
これまでに文献で提案されたものから、ここで詳述されている形成シナリオを識別する能力。
たとえば、従来のフォーメーション シナリオでは、
ガリレオ衛星が氷に富んだものから直接降着したこと
PSN に由来する固体は、エウロパ、ガニメデとカリストは、水中で一定の超太陽重水素対水素 (D/H) 比を持つ必要があります。
通常、彗星で測定されたものに近い (Horner et al. 2008; Waite et al. 2009)。 対照的に、ガニメデとカリストが結合したことを提案するシナリオ
最初は暖かく、密度の高い CPD は、原始太陽の値に近い D/H 比を示します (Horner et al. 2008)。 また、エウロパの降着加熱によって引き起こされる大気損失の場合、結果として生じる氷地殻の D/H 比は次のようになります。
で測定された値よりも最大 10 ～ 100 倍高い
ガニメデとカリストより拡散的な脱出よりも急速な吹き飛ばし（ビアソン& Nimmo 2020)。 私たちのモデルは、エウロパの D/H 比が測定値に類似していると予測しています
地球に近い炭素質コンドライト
海水 (Alexander et al. 2012) といくつかの彗星で測定されたもの (Bockel´ee-Morvan & Biver 2017)。
私たちのモデルは、ガニメデと
カリストはエウロパよりも小さいか、せいぜい同等である必要があります
水蒸気が同位体交換できるため、値
CPD の H2 とともに外向き拡散中
スノーライン。 エウロパと比較して、ガニメデとカリストの D/H 比はどれだけ低いか
初期の熱力学的構造に強く依存
木星CPDの。 私たちのモデルは最終的に、
ガニメデとカリストに埋め込まれた氷相は
水、他のアイスラインによってはるかに支配される
木星から遠く離れた揮発性物質
CPDで。 そのような予測は、
エンケラドゥスのような組成で、彗星で観測される組成に近い (Bockel´ee-Morvan & Biver 2017)。別
つまり、ガリレオ衛星で検出可能な窒素の同位体組成は、より多くなるということです。
タイタン（主にアンモニアから継承）よりも地球（主に有機物から継承）に似ています。
最後に、評価するために、私たちのシナリオは次の点を強調しています。
速度論を調査する追加の実験の必要性
圧力-温度でのフィロシリケート脱水の
CPD の条件に関連する条件。 また、ここで提示されたシナリオ、および提案されたシナリオ
ガニメデとカリストは氷に富んだ固体から成長した
PSN から来る、2 つのエンドメンバー シナリオがあります。
その場合、2 つの月を正式に除外することはできません。
両方のメカニズムの組み合わせから形成されます。
著者は、レフリーに感謝します。
建設的なコメントと推奨事項。 著者は、有益な議論をしてくれた Vassilissa Vinogradoff に感謝しています。 O.M. CNES からのサポートを認めます。 の
この出版物につながるプロジェクトは資金提供を受けています
Aix-Marseille Universit´e – A*Midex、フランスの「Investissements d’Avenir programme」AMX-21-IET-018 の Excellence Initiative から。 この研究は一部として保持されます
プロジェクト FACOM の (ANR-22-CE49-0005-01 ACT)
l’Agence から提供された資金の恩恵を受けています
ジェネリック コールに基づく Nationale de la Recherche (ANR)
2022年の提案のために。
付録
フィロシリケートの脱水温度の下限は、
次の反応は、木星の CPD の熱力学的平衡にあると考えられます。
Mg3Si2O5(OH)4(蛇紋岩; クリソタイル/リザーダイト) → Mg2SiO4(フォルステライト) + 0.5Mg2Si2O6(エンスタタイト) + 2H2O(g). (1)
サーペンタインが選択されたのは、それがコンドライトで最も豊富な含水鉱物であるためです (Brearley 2006)。 私達はことを知っています
サーペンタインは初期の太陽系に存在していました。 式のミネラルの場合。 1 はほぼ純粋であり、これは適切です
対数スケールで作業する場合 (以下を参照)、平衡定数は次の式で与えられます。
K = p^2H2O、(2)
ここでは、H2O のフガシティーと分圧 (バール) は非常に低い温度で交換可能であると仮定されています。
木星CPDで予想される圧力（図1）。
コード SUPCRTBL (Zimmer et al. 2016; Johnson et al. 1992) を使用して、式 (1) の平衡定数を計算しました。
全圧 1 bar での温度 (T) の関数としての 1 (これは、モデルのディスク圧力)。 図 3 は、クリソタイルとリザーダイトの多形体の計算された脱水曲線を示しています。
蛇紋岩の対数 pH2O 対 T としてプロット。リザーダイトは、それ自体が準安定鉱物と見なされます (Evans 2004)。 水氷の昇華曲線 (Wagner et al. 2011) も示されています。
蛇行した脱水曲線は氷の昇華曲線の右側にあるため、次のように推測できます。
蛇行脱水の条件では氷が存在しないこと。
式を作り直すことができます。 2 の単純な物質収支計算を実行することにより、全ガス圧力に関して
ソーラー構成材料中の酸素の分布 (Lodders 2021)。 この正規計算では、
H、He、C、O、Mg、および Si のみが酸素バランスに重要であるという近似。 Mg と Si
ケイ酸塩鉱物の酸化物成分 (MgO、SiO2) として存在し、炭素、酸素、および
水素は、それぞれ CO、H2O、H2 です。 蛇行脱水の状態では氷が存在できないため
(上記参照)、蛇行平衡脱水曲線に沿ってすべての H2O が蒸気として存在すると仮定します。
次に、気相中の H2O のモル分率を計算できます (yH2O = 3 ×10^-4）。 最後に、式を書きます。 2 で
次のフォーム:log Ptot = 0.5 log K1 − log yH2O, (3)
ここで、Ptot は全ガス圧を表し、K1 は 1 bar での平衡定数です。 図 4 に均衡を示します。
Ptot −T 空間におけるクリソタイルとリザーダイトの脱水曲線。 水の氷の凝縮曲線も示されています。
公称太陽組成モデル、およびフィロケイ酸塩の脱水と水の拡散輸送の場合
蒸気は、局所的に水蒸気の量を 1 桁増やしました。 これらの曲線を比較することができます
CPD モデルからの 10^5 年の Ptot - T プロファイル (図 1 の 10^4 年と 10^6 年のプロファイルはほぼ同じです)
図 4 の Ptot の範囲に関して)。 脱水温度の熱力学的限界は、次の場所で発生します。
CPD プロファイルは脱水曲線を横切ります。 つまり、クリソタイルでは約 206 K、リザーダイトでは約 215 K です。 これらの値
CPD で想定される炭素のスペシエーションの影響を受けません。 たとえば、エンドメンバーを採用した場合、
酸素が炭素 (C に富む有機物など) に結合している場合、得られる温度は 5 ～ 6 K しか上昇しません。
厳密に言えば、これらの温度は下限です。なぜなら、脱水率が低下するかどうかは現在不明だからです。
これらの温度で十分に速くなります。 限られた関連文献（本文を参照）に基づく私たちの疑いは、
より高い温度が必要になる可能性が最も高いため、本文で温度は
フィロケイ酸塩の脱水が木星CPDの自由水の重要な供給源として機能するには、少なくとも400 K。
図 3. 蛇行多形クリソタイルとリザーダイトの平衡脱水曲線と蒸気圧
水氷 (Ih) の曲線。 灰色の矢印は、温度および/または水蒸気の分圧の変化の例を表します
指定されたプロセスを熱力学的に有利にします。
図 4. 炭素スペシエーションが一酸化炭素によって支配されているソーラー組成材料の存在下での蛇行多形クリソタイルとリザーダイトの平衡脱水曲線。 水の氷 (Ih) 凝縮曲線が表示されます
（青）水収支の約33％がフィロケイ酸塩にあり、残りは水として存在する太陽組成の場合
蒸気; (オレンジ色) 水蒸気の量が前のものに比べて 10 倍に濃縮された場合
場合。 緑色の曲線は、10^5 以降の CPD モデルからの Ptot - T プロファイルを示しています。
年 曲線が交差する温度よりも高い温度では、蛇紋岩の脱水が熱力学的に有利になります。 水蒸気は円盤で水の氷として凝縮します
雪線温度以下の気温。
言われてみればエウロパだけで地球の3倍の水量があるといわれている。氷衛星はさらに大きなガニメデ、カリストが有る。水は豊富なはず。以下、機械翻訳。
水が枯渇した環境でのガリレオ衛星形成の初期段階
概要
ガリレオ衛星システムの重要な特徴は、距離に応じてかさ密度が単調に減少することです
これは、最も内側の衛星イオでは氷の質量分率がゼロであり、外衛星ガニメデとカリストでは約半分であることを示しています。
木星の形成モデル、そしておそらくジュノ宇宙船
水の測定値は、木星系が形成された可能性と一致しています。
少なくとも部分的に、氷の少ない物質から。 それでも、ガリレオ衛星の形成のモデル
通常、システム内の水の氷が豊富であると仮定します。 ここでは、木星の可能性を調査します。
惑星周円盤には、フィロケイ酸塩を含む、氷が枯渇したコンドライト鉱物が生息していました。
このような粒子の脱水と、放出された水蒸気の外方拡散が起こることを示します。
ガニメデとカリストの形成領域でかなりの量の氷の凝縮を可能にする
木星周惑星円盤で。 私たちのモデルは、エウロパ、ガニメデ、カリストがの彗星のような組成とは対照的に、水の氷以外の揮発性物質があったとしてもほとんど付着していません。
土星の衛星エンケラドス。 このメカニズムにより、水が枯渇した場所に氷が豊富な衛星が存在することが可能になります
系外惑星周辺の形成環境も。
キーワード: ガリレオ衛星 (627) — 自然な衛星形成 (1425) – 木星 (873) – 太陽系 巨大ガス惑星 (1191)
1.はじめに
木星とその通常の衛星システムを形成するために利用できた水の量は、まだ議論中です。
木星の最近の形成シナリオは、おそらくその成長中に惑星の実質的な移動を引き起こします。
原始太陽のスノーラインの位置の内部星雲 (PSN) (Oberg & Wordsworth ¨ 2019; Schneider
& ビッチ 2021; Shibata & Helled 2022)。 これらのシナリオは、関連する 2-σ エラー バーと一致しています。
赤道近くの単一緯度で行われた深海存在量のジュノー測定
木星、サブソーラーである可能性を残している
(Li et al. 2020)、そして世界的な枯渇はあり得ないこと
除外されています (Helled et al. 2022)。 したがって、それはもっともらしいです、
移行パス上の木星の位置に応じて
PSNでは、成長する惑星によって降着した固体
および/またはその後期形成周惑星円盤 (CPD) によって
(Szulāgyi 2017) 炭素質コンドライトほど水が豊富ではありませんでした。 から衛星を形成するというこの考え
氷の少ない物質は、エウロパの最近の内部進化モデルによってサポートされており、
蛇紋石などのフィロケイ酸塩を含む炭素質コンドライト鉱物から付着します (Melwani Daswani et al. 2021)。 に必要な高温
エウロパが鉄分の多いコアを形成することは、岩石から揮発性物質を放出して構成するのに十分だったでしょう。
〜8wt% を超えない現在の水圏(Melwani Daswani et al. 2021)。 エウロパが降着した場合
木星の CPD で部分的に脱揮されなかった氷のないビルディング ブロックから、基本的な問題は次のとおりです。
ガニメデとカリストの両方がどのようにできるかを理解する
サブディスクが唯一の同様の材料から燃料を供給されます。
ここでは、プロパティに基づいてシナリオを提案します
全体の水蒸気の拡散再分布のガリレオ衛星がどのように増加するかを説明するCPD
形成中に観測的に制約された氷と岩の比率を持つビルディングブロック。
CPD には氷を含まないミネラルが与えられていました。 このような写真では、フィロケイ酸塩に富む固体の脱水生成物からイオが降着し、エウロパの形成場所を超えて内側に移動したと考えられます。
CPD。 フィロシリケートは含水の大きなグループを形成します
鉱物、特に蛇紋石とスメクタイト。 彼ら
結晶構造の一部としてOHを含み、
構造の層間に H2O 分子を組み込みます。 炭素質コンドライトは多くの場合、フィロケイ酸塩が豊富で、
CI/CM コンドライトの約 10 wt% のミネラル結合水
(アレクサンダー 2019)。 CPD 内を漂うフィロシリケートに富む固体は、破壊の結果である可能性があります。
受けた親体の第一世代の水の変化、またはミクロンサイズの捕獲からPSN で以前に水和された穀物
(Ciesla & Lauretta 2005)。 この形成メカニズムIo に対して呼び出されるものは、前述のものと似ています
衛星が形成されたであろう文献の中で揮発分を除去した固体から (Canup & Ward 2002; Ronnetら。 2017)、しかし注目すべき例外を除いて、
水の損失は、フィロシリケート脱水ライン (PDL) 内で起こります (約 400 ～ 600 K、以下を参照)。
~160 K のスノーライン (Harsono et al. 2015; Sasakiら。 2010)。 水質変化した材料から Io を形成すると、H2 の逃避によって酸化が促進される可能性があります。
これは、その内部の酸化状態の推論と一致します (Zolotov & Fegley 1999)。
PDL での水蒸気放出の重要な結果は、CPD 全体の拡散再分布。 水
PDL を超えて外側に拡散する蒸気は影響を受けやすい
より寒い地域に到達すると、再び凝縮します
CPD、固体の氷と岩の比率を増やす
スノーラインを超えて位置しています（スノーラインとPDLの相対位置の表現については、図1を参照してください
CPD）。 提案されたシナリオは、次のいずれかと一致しています。
木星のサブソーラーまたはスーパーソーラーの水量。
図 1. 木星半径 (RJup) の単位で表される CPD の温度、表面密度、および圧力プロファイル、
t = 10^4、10^5、および 10^6年 で計算
縦棒
I、E、G、および C の文字で指定されたものは、
それぞれイオ、エウロパ、ガニメデ、カリストの現在の軌道。 垂直の茶色と青色の長方形は、
10^6年 以上の PDL とスノーライン (SL) の時間発展
それぞれCPDで。 図ではフィロシリケートの脱水温度を 500 K と仮定しています。
図 2. 木星 CPD 内の水の存在量の放射状プロファイルは、初期の存在量の関数として表されます。
フィロケイ酸塩、その蒸気形態が、フィロケイ酸塩に富む粒子の内側へのドリフト中の脱水によって供給されると仮定すると、
t = 10^4、10^5、および 10^6年 で計算
3 つの脱水温度が考慮されます: 600 K (上部)、500 K (中間)、
および 400 K (下)。 水平の破線は、凝縮水の量が十分になるしきい値を示します。
ガニメデとカリストでそれを説明してください。 茶色と青色の縦の破線は、PDL の場所に対応します。
それぞれCPDのSL。
4。討議
ガリレオの現在の形成シナリオのほとんど
衛星 (以下、水が豊富なシナリオ) は成長を提唱します
までのCPDでの移動中の胚の3つの内衛星イオ、エウロパ、ガニメデが
相互の平均運動共鳴に閉じ込められた (Canup &Ward 2002; 佐々木ら。 2010; Peale & Lee 2002; オーバーグ
ら。 2020; マデイラら。 2021年）。 一番外側の衛星カリストは、ラプラス共鳴に到達する前に移動を終了したでしょう。
光蒸発による CPD (Oberg et al. 2020)、または
潮汐惑星衛星の相互作用に起因する発散移動によるもの (Madeira et al. 2021)。 主にベース
現在使用されているものと同様の CPD モデルについて
これらの水が豊富なシナリオは、移行を提唱しています
ガニメデとカリストの成長は、雪線を越えて広がる地域に由来する固体から、
そして、それらの内部について推測されたものと同等の氷の部分を持っています。 それらのシナリオでは、イオとエウロパ
同じ固体から降着し、雪線を内側に移動する際に揮発分がなくなります。
(Canup & Ward 2002; Ronnet et al. 2017; Sasaki et al.2010)。
水が枯渇した CPD によってガニメデとカリストに課せられた形成条件は、水が豊富なシナリオとは大きく異なります。 小石と形成中の 2 つの衛星によって付加された小衛星は、
図2に示すように、氷と岩の比率を再現するために、雪線を越えて木星の半径のいくつかに広がる領域にほとんど由来します。私たちのアプローチでは、
2 つの内側の衛星イオとエウロパから成長した
降雪線の内側の領域に氷のない物質が直接降着すること。 エウロパの水圏は、エウロパに含まれる水の一部が放出された結果生じると考えられます。
付着したフィロケイ酸塩 (Melwani Daswani et al. 2021)。
イオの内部に揮発性物質がほとんどないということは、脱水鉱物からの成長の結果
PDL の内側の領域、または PDL から降着した場合
エウロパを形成したのと同じ水和ミネラル、損失
流体力学的脱出によるその水圏の
ニモ 2020)。
水が枯渇した CPD でのガリレオ衛星の形成も、
木星でスーパーソーラーの豊富な水を発見。 の
木星のエンベロープに降着した重元素は、
固体および/または蒸気の形で付着した
PSN スノーライン (Mousis et al. 2021; Aguichine et al.
2022) CPD がアクティブになり始めたとき
惑星が水が枯渇した地域に移動したとき
雪線の内側 (Ali-Dib et al. 2014)。 この中で
文脈上、重元素が含まれることも除外されません。
エンベロープに存在するのは、氷が豊富なコア (Alibert et al. 2005; Moll et al. 2017)。
に搭載されたリモートセンシングまたは現場計測器
ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡と未来のJUICEと
エウロパクリッパー宇宙船は、原則として、
これまでに文献で提案されたものから、ここで詳述されている形成シナリオを識別する能力。
たとえば、従来のフォーメーション シナリオでは、
ガリレオ衛星が氷に富んだものから直接降着したこと
PSN に由来する固体は、エウロパ、ガニメデとカリストは、水中で一定の超太陽重水素対水素 (D/H) 比を持つ必要があります。
通常、彗星で測定されたものに近い (Horner et al. 2008; Waite et al. 2009)。 対照的に、ガニメデとカリストが結合したことを提案するシナリオ
最初は暖かく、密度の高い CPD は、原始太陽の値に近い D/H 比を示します (Horner et al. 2008)。 また、エウロパの降着加熱によって引き起こされる大気損失の場合、結果として生じる氷地殻の D/H 比は次のようになります。
で測定された値よりも最大 10 ～ 100 倍高い
ガニメデとカリストより拡散的な脱出よりも急速な吹き飛ばし（ビアソン& Nimmo 2020)。 私たちのモデルは、エウロパの D/H 比が測定値に類似していると予測しています
地球に近い炭素質コンドライト
海水 (Alexander et al. 2012) といくつかの彗星で測定されたもの (Bockel´ee-Morvan & Biver 2017)。
私たちのモデルは、ガニメデと
カリストはエウロパよりも小さいか、せいぜい同等である必要があります
水蒸気が同位体交換できるため、値
CPD の H2 とともに外向き拡散中
スノーライン。 エウロパと比較して、ガニメデとカリストの D/H 比はどれだけ低いか
初期の熱力学的構造に強く依存
木星CPDの。 私たちのモデルは最終的に、
ガニメデとカリストに埋め込まれた氷相は
水、他のアイスラインによってはるかに支配される
木星から遠く離れた揮発性物質
CPDで。 そのような予測は、
エンケラドゥスのような組成で、彗星で観測される組成に近い (Bockel´ee-Morvan & Biver 2017)。別
つまり、ガリレオ衛星で検出可能な窒素の同位体組成は、より多くなるということです。
タイタン（主にアンモニアから継承）よりも地球（主に有機物から継承）に似ています。
最後に、評価するために、私たちのシナリオは次の点を強調しています。
速度論を調査する追加の実験の必要性
圧力-温度でのフィロシリケート脱水の
CPD の条件に関連する条件。 また、ここで提示されたシナリオ、および提案されたシナリオ
ガニメデとカリストは氷に富んだ固体から成長した
PSN から来る、2 つのエンドメンバー シナリオがあります。
その場合、2 つの月を正式に除外することはできません。
両方のメカニズムの組み合わせから形成されます。
著者は、レフリーに感謝します。
建設的なコメントと推奨事項。 著者は、有益な議論をしてくれた Vassilissa Vinogradoff に感謝しています。 O.M. CNES からのサポートを認めます。 の
この出版物につながるプロジェクトは資金提供を受けています
Aix-Marseille Universit´e – A*Midex、フランスの「Investissements d’Avenir programme」AMX-21-IET-018 の Excellence Initiative から。 この研究は一部として保持されます
プロジェクト FACOM の (ANR-22-CE49-0005-01 ACT)
l’Agence から提供された資金の恩恵を受けています
ジェネリック コールに基づく Nationale de la Recherche (ANR)
2022年の提案のために。
付録
フィロシリケートの脱水温度の下限は、
次の反応は、木星の CPD の熱力学的平衡にあると考えられます。
Mg3Si2O5(OH)4(蛇紋岩; クリソタイル/リザーダイト) → Mg2SiO4(フォルステライト) + 0.5Mg2Si2O6(エンスタタイト) + 2H2O(g). (1)
サーペンタインが選択されたのは、それがコンドライトで最も豊富な含水鉱物であるためです (Brearley 2006)。 私達はことを知っています
サーペンタインは初期の太陽系に存在していました。 式のミネラルの場合。 1 はほぼ純粋であり、これは適切です
対数スケールで作業する場合 (以下を参照)、平衡定数は次の式で与えられます。
K = p^2H2O、(2)
ここでは、H2O のフガシティーと分圧 (バール) は非常に低い温度で交換可能であると仮定されています。
木星CPDで予想される圧力（図1）。
コード SUPCRTBL (Zimmer et al. 2016; Johnson et al. 1992) を使用して、式 (1) の平衡定数を計算しました。
全圧 1 bar での温度 (T) の関数としての 1 (これは、モデルのディスク圧力)。 図 3 は、クリソタイルとリザーダイトの多形体の計算された脱水曲線を示しています。
蛇紋岩の対数 pH2O 対 T としてプロット。リザーダイトは、それ自体が準安定鉱物と見なされます (Evans 2004)。 水氷の昇華曲線 (Wagner et al. 2011) も示されています。
蛇行した脱水曲線は氷の昇華曲線の右側にあるため、次のように推測できます。
蛇行脱水の条件では氷が存在しないこと。
式を作り直すことができます。 2 の単純な物質収支計算を実行することにより、全ガス圧力に関して
ソーラー構成材料中の酸素の分布 (Lodders 2021)。 この正規計算では、
H、He、C、O、Mg、および Si のみが酸素バランスに重要であるという近似。 Mg と Si
ケイ酸塩鉱物の酸化物成分 (MgO、SiO2) として存在し、炭素、酸素、および
水素は、それぞれ CO、H2O、H2 です。 蛇行脱水の状態では氷が存在できないため
(上記参照)、蛇行平衡脱水曲線に沿ってすべての H2O が蒸気として存在すると仮定します。
次に、気相中の H2O のモル分率を計算できます (yH2O = 3 ×10^-4）。 最後に、式を書きます。 2 で
次のフォーム:log Ptot = 0.5 log K1 − log yH2O, (3)
ここで、Ptot は全ガス圧を表し、K1 は 1 bar での平衡定数です。 図 4 に均衡を示します。
Ptot −T 空間におけるクリソタイルとリザーダイトの脱水曲線。 水の氷の凝縮曲線も示されています。
公称太陽組成モデル、およびフィロケイ酸塩の脱水と水の拡散輸送の場合
蒸気は、局所的に水蒸気の量を 1 桁増やしました。 これらの曲線を比較することができます
CPD モデルからの 10^5 年の Ptot - T プロファイル (図 1 の 10^4 年と 10^6 年のプロファイルはほぼ同じです)
図 4 の Ptot の範囲に関して)。 脱水温度の熱力学的限界は、次の場所で発生します。
CPD プロファイルは脱水曲線を横切ります。 つまり、クリソタイルでは約 206 K、リザーダイトでは約 215 K です。 これらの値
CPD で想定される炭素のスペシエーションの影響を受けません。 たとえば、エンドメンバーを採用した場合、
酸素が炭素 (C に富む有機物など) に結合している場合、得られる温度は 5 ～ 6 K しか上昇しません。
厳密に言えば、これらの温度は下限です。なぜなら、脱水率が低下するかどうかは現在不明だからです。
これらの温度で十分に速くなります。 限られた関連文献（本文を参照）に基づく私たちの疑いは、
より高い温度が必要になる可能性が最も高いため、本文で温度は
フィロケイ酸塩の脱水が木星CPDの自由水の重要な供給源として機能するには、少なくとも400 K。
図 3. 蛇行多形クリソタイルとリザーダイトの平衡脱水曲線と蒸気圧
水氷 (Ih) の曲線。 灰色の矢印は、温度および/または水蒸気の分圧の変化の例を表します
指定されたプロセスを熱力学的に有利にします。
図 4. 炭素スペシエーションが一酸化炭素によって支配されているソーラー組成材料の存在下での蛇行多形クリソタイルとリザーダイトの平衡脱水曲線。 水の氷 (Ih) 凝縮曲線が表示されます
（青）水収支の約33％がフィロケイ酸塩にあり、残りは水として存在する太陽組成の場合
蒸気; (オレンジ色) 水蒸気の量が前のものに比べて 10 倍に濃縮された場合
場合。 緑色の曲線は、10^5 以降の CPD モデルからの Ptot - T プロファイルを示しています。
年 曲線が交差する温度よりも高い温度では、蛇紋岩の脱水が熱力学的に有利になります。 水蒸気は円盤で水の氷として凝縮します
雪線温度以下の気温。
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