综述：行星系统的宇宙化学

（编辑推荐）这篇综述系统阐述了原行星盘（PPD）化学组成如何通过星子流不稳定性（SI）和卵石吸积（Pebble Accretion）机制塑造行星化学/同位素特征，揭示了挥发性物质在类地行星（TP）主生长期的关键作用，为系外行星（Exoplanet）宜居性研究提供了新范式。

　　

Abstract

年轻恒星周围的原行星盘（protoplanetary disk, PPD）由尘埃和气体构成，其化学组成直接决定行星系统的最终性质。通过分析太阳系物质的化学/同位素特征发现：星子通过流不稳定性（streaming instability, SI）形成后，卵石在盘寿命期内快速吸积（pebble accretion）的模型能解释绝大多数观测数据。这一机制的特殊性在于，生命必需挥发性物质（如H₂O、CO₂）在岩石行星主生长期即被捕获，而非后期添加。

行星化学组成的决定因素

PPD的化学分馏过程控制着行星三大关键特征：

1. 整体化学性质：难熔元素（如Al、Ca）在高温区富集，形成类地行星的硅酸盐骨架
2. 挥发性库存：卵石吸积过程中，水冰线（snow line）外的多孔卵石可携带大量挥发性有机物（VOCs）
3. 同位素指纹：Mg/Si同位素比值证明太阳系物质经历了两阶段吸积过程

行星宜居性的化学基础

行星原始大气组成受控于：

• 核吸积效率：质量>0.3M_⊕的行星能通过水岩反应产生还原性大气
• 卵石通量：高卵石通量系统（如TRAPPIST-1）更易形成富水行星
• 后期撞击：月球形成级撞击事件会显著改变C/N/O元素比

系外行星研究的启示

开普勒（Kepler）望远镜数据显示，M型恒星周围卵石吸积效率比太阳系高3-5倍，这可能解释超短周期行星（USP）的异常密度分布。未来JWST对K2-18b等Hycean行星的大气光谱观测，将验证该模型对系外宜居带的预测能力。