太陽系の惑星が太陽から遠ざかるときに、なぜ岩石ガスではなく岩石ガス氷になるのですか？
太陽と太陽風は、より軽い物質を外側の太陽系に分別し、より重い物質を内側の太陽系に残すという良い仕事をしているようです。したがって、私たちは、内側の太陽系に岩石/金属の惑星があり、外側の太陽系にガス巨星と氷巨星があります。しかし、なぜ巨大ガス（木星と土星は主に水素とヘリウムで構成されている-最も軽い物質）が天王星（天王星と海王星は水、アンモニア、メタンなどで構成されている）よりも太陽に近いのですか？
回答
前奏曲
現在、惑星がいわゆる原始惑星系円盤の星形成過程の副産物として形成されることは、惑星形成コミュニティで一般的に受け入れられています。
原始惑星系円盤は、恒星のホスト質量の数パーセントから数十パーセントの初期質量を持ち、比較的低温であり（質量の約95％以上でT <150K、標準のMMSNモデルの水氷線の外側にあります）、したがってほとんどが赤外線で検出されました。放射赤外線成分は、質量の約1％を構成する「ほこりっぽい」成分（1984年から1985年にIRAS衛星を介して最初に公開された検出と確認）であり、残りの99％はH / Heガスです。
これらの円盤は降着円盤です。つまり、さまざまなプロセスを通じて角運動量を失い、ホスト星への大量の落下につながります。ほこりはミッドプレーンに落ち着きます。乱流降着の場合、塵とガスはよく混合され、星に比較的均一に降着しますが、ディスク風による降着の場合、ディスクの上層のH / Heはミッドプレーン上を流れます。降着率を提供します。降着円盤の降着率は、星が実際に降着できる量に対して大きすぎる可能性があり、過剰な質量は、ディスクの寿命全体にわたって存在する可能性のあるジェットに垂直に放出されます。それらの質量降着率は、通常、降着円盤の降着率の1〜50％に相当します。
惑星形成の物理学への正確な影響が激しく議論されており、現在は観察できないため、参照点としてのみ水氷線について言及します。 $\rm CO, CO_2, N_2,...$ 役割も果たしている可能性があります。
惑星形成
私たちの太陽系は、おそらくそれらの原始惑星系円盤の1つに由来しています。1〜20 M年（調査に応じて中央値3〜5 Myrs）かかるため、ディスクの寿命全体にわたって形成プロセスを追跡することはできません。したがって、天体物理学では、スナップショットと太陽系外惑星の統計に基づいてパズルを解きます。一緒に物理学。
すべての太陽系外惑星システムの50％は、水の氷線の内側の半径にいくつかの岩の多いスーパーアースを持っています。すべての星の6-10％は冷たいガスの巨大惑星（準主軸> 0.5 AUの巨大惑星）を所有し、0.5-1％は熱いガスの巨人（準主軸<0.1 AUの巨大惑星）を所有しています。このことから、私たちの太陽系は地球型惑星ゾーンで異常に低い質量を持っているように見えますが、それにもかかわらず、物理学は水氷線の内部に岩石の惑星を構築することを好むようです。これらのプロセスは、原始惑星系円盤の段階で、おそらくガス除去の直後に発生する必要があります（<100Myrs、地球の最終質量のどの部分が円盤の分散時に所有していたかは十分に制約されていません）。
岩石の惑星も水の氷線を越えて形成されると考えられています。しかし、原始惑星系円盤のこれらの地域では、質量貯留層は巨大であり、岩石の惑星は暴走するガス降着を達成することができます親ディスクが分散する前に。暴走ガス降着に到達することは2つのステップから成ります：最初に、岩が多い、複数の地球質量の惑星が形成された後、それはそれ自身の重力によってディスクに静水圧で接続された大気を獲得します。この大気は、ケルビン・ヘルムホルツ冷却によってゆっくりと冷却されます。収縮により、より多くの質量が惑星領域に流れ込み、巨大な大気を形成します。この大気が自己重力が収縮をさらに助けるのに十分重要な質量に達した場合、惑星はそれが冷えるほど降着し、それが降着するほど冷えるので、暴走降着に達します。
太陽系の建築
これらすべてで、太陽系のアーキテクチャの標準的な説明を定式化できます。
木星と土星は標準的なコールドガスジャイアントであり、急速なコアアセンブリとそれに続く暴走ガス降着の段階を経ました。天王星と海王星は、ディスクガス密度が低い領域（またはダストの数が少ないため、コアの組み立てと冷却時間が長くなる）で遠くまで成長したため、ディスクが分散するまで静水圧ガスの降着段階に留まりました。したがって、天王星型惑星の「氷」とは、質量の60〜80％を占める固体成分を指し、暴走降着を見逃したことではなく、より明確な名前になります。
さて、もう一つの問題は、なぜ私たちの太陽系と太陽系外惑星の少なくとも50％で、小さな半径の惑星が暴走ガスの降着を回避したように見えたのかということです。候補となるメカニズムは、「ガスのリサイクル」、つまり原始惑星系円盤の収縮を防ぐエントロピーの補充です。ガスが非常に密集しているため、これは星の近くで可能であり、支配的なエントロピー輸送メカニズムとして冷却を移流に置き換えます。
要約
太陽系アーキテクチャの幅広いストロークは、シミュレーションで機能することが示されている物理的メカニズムの観点から理解できます。しかし、惑星の合成集団を形成するためにそれらの同じメカニズムを適用するとき、それらの合成集団は通常、観測されたものと一致していません。これは進行中の作業であり、天王星型惑星の詳細な重元素の存在量を測定し、後者を使用して競合する形成シナリオを区別するために、将来のミッションが必要です。
したがって、ここで紹介する物理学は、単純な「太陽風に沈む重元素」の画像とは大きく異なります。これは、私の知る限り、惑星形成モデルの候補とは見なされていませんでした。18世紀の単なるラプラスは、惑星を形成するために遠心力でリングに分裂する拡張された太陽大気の、あなたの同様の響きのモデルと考えられていました。上記の私の前奏曲で、このモデルは今では正しくないことがわかっています。