Введение
В астрономии или планетарной науке, линия мороза, также известная как линия снега или линия льда, является минимальным расстоянием от центральной протозвезды солнечной туманности, где температура достаточно низка для летучих соединений, таких как вода, аммиак, метан, углекислый газ и окись углерода, чтобы сгущаться в твердые зерна, что позволит их аккреции в планетезимали. За линией, в противном случае газообразные соединения (которые гораздо более распространены) могут быть довольно легко конденсированы, чтобы позволить образоваться газовым и ледяным гигантам; в то время как внутри него, только более тяжелые соединения могут быть аккретированы, чтобы сформировать обычно гораздо меньшие скалистые планеты. Сам термин заимствован из понятия "линия замерзания" в почвоведении, которое описывает максимальную глубину от поверхности, на которой могут замерзнуть грунтовые воды. Каждое летучее вещество имеет свою линию замерзания (например, окись углерода, азот и аргон), поэтому важно всегда указывать, на какую линию замерзания материала ссылаются, хотя упущение является обычным, особенно для линии замерзания воды. Следопытный газ может использоваться для материалов, которые в противном случае трудно обнаружить; например, диазенилий для окиси углерода.
In astronomy or planetary science, the frost line, also known as the snow line or ice line, is the minimum distance from the central protostar of a solar nebula where the temperature is low enough for volatile compounds such as water, ammonia, methane, carbon dioxide and carbon monoxide to condense into solid grains, which will allow their accretion into planetesimals. Beyond the line, otherwise gaseous compounds (which are much more abundant) can be quite easily condensed to allow formation of gas and ice giants; while within it, only heavier compounds can be accreted to form the typically much smaller rocky planets. The term itself is borrowed from the notion of "frost line" in soil science, which describes the maximum depth from the surface that groundwater can freeze. Each volatile substance has its own frost line (e. g. carbon monoxide, nitrogen, and argon), so it is important to always specify which material's frost line is referred to, though omission is common, especially for the water frost line. A tracer gas may be used for materials that are otherwise difficult to detect; for example diazenylium for carbon monoxide.
Линия текущего снега против линии формирования снега
Радиальное положение фронта конденсации/испарения меняется с течением времени, по мере развития туманности. Иногда термин "снежная линия" также используется для обозначения расстояния, на котором водяной лед может быть стабильным (даже при прямом солнечном свете). Это расстояние от нынешней линии снега отличается от расстояния от линии снега во время формирования Солнечной системы и примерно равняется 5 а.е. Причина разницы в том, что во время формирования Солнечной системы солнечная туманность была непрозрачным облаком, где температура была ниже по отношению к Солнцу, а само Солнце было менее энергичным. После образования лед был покрыт падающей пылью и оставался стабильным на глубине нескольких метров. Если лед в пределах 5 а.е. подвергается воздействию, например, кратером, то он сублимируется в короткие сроки. Однако, без прямого солнечного света лед может оставаться стабильным на поверхности астероидов (и Луны и Меркурия), если он находится в постоянно затененных полярных кратерах, где температура может оставаться очень низкой в течение возраста Солнечной системы (например, 3040 К на Луне). Наблюдения пояса астероидов, расположенного между Марсом и Юпитером, позволяют предположить, что во время формирования Солнечной системы линия водяного снега находилась в этой области. Внешние астероиды - это ледяные объекты класса C (например, Abe et al. 2000; Morbidelli et al. 2000), тогда как внутренний пояс астероидов в значительной степени лишен воды. Это означает, что когда произошло формирование планетезимальных, снежная линия находилась примерно в 2,7 а.е. от Солнца.
Формирование планет
Низкая температура в туманности за линией заморозки делает доступными гораздо больше твердых зерен для аккреции в планетизмалы и, в конечном итоге, планеты. Таким образом, линия мороза отделяет планеты земного типа от гигантских планет Солнечной системы. Однако гигантские планеты были обнаружены внутри линии заморозки вокруг нескольких других звезд (так называемые горячие Юпитеры). Считается, что они сформировались за пределами линии заморозков, а позже мигрировали внутрь в свои нынешние позиции. Земля, которая находится менее чем на четверть расстояния от линии замерзания, но не является гигантской планетой, обладает достаточной гравитацией, чтобы метан, аммиак и водяной пар не выходили из нее. Метан и аммиак редки в атмосфере Земли только из-за их нестабильности в атмосфере, богатой кислородом, которая возникает из форм жизни (в основном зеленых растений), биохимия которых предполагает обилие метана и аммиака в одно время, но, конечно, жидкая вода и лед, которые химически стабильны в такой атмосфере, образуют большую часть поверхности Земли. Исследователи Ребекка Мартин и Марио Ливио предположили, что пояса астероидов могут формироваться вблизи линии замерзания из-за того, что близлежащие гигантские планеты нарушают формирование планет внутри их орбиты. Анализируя температуру теплой пыли, обнаруженной вокруг около 90 звезд, они пришли к выводу, что пыль (и, следовательно, возможные пояса астероидов) обычно находится рядом с линией замерзания. Основным механизмом может быть термическая нестабильность снежной линии на временных масштабах 1000 - 10000 лет, в результате чего периодически откладывается пылевой материал в относительно узких околозвездных кольцах.