高能辐照下矿物云颗粒的聚集与带电

从地球上可知，电离高能辐射可导致大气中云凝结核的离子诱导成核。由于高能辐射的量会因宿主恒星的辐射环境而产生很大变化，因此理解高能辐射对云颗粒的影响对于理解系外行星大气层至关重要。本研究旨在探讨高能辐射如何影响矿物云颗粒的聚集和带电。我们展示了在大气舱内对直径为 50 nm 的矿物 SiO$_2$ 颗粒进行的实验。这些颗粒在低湿度（RH $\approx$ 20%）或高湿度（RH $>$ 50%）环境中暴露于伽马辐射下。使用扫描迁移率颗粒物粒径谱仪研究了颗粒的聚集和带电状态。我们发现单个 SiO$_2$ 颗粒（N1）聚集成更大的团聚体（N2 - N4），并且这种聚集被伽马辐射所抑制。我们发现伽马辐射通过增加带负电颗粒的荷电状态，使颗粒的带电状态向更负的方向偏移。通过独立 T 检验，我们发现这种增加在高湿度环境中的所有团聚体以及低湿度环境中除 N1 颗粒外的所有团聚体中，在 5% 显著性水平内具有统计学意义。对于带正电的颗粒，其荷电状态的变化不在 5% 显著性水平内。我们认为，伽马辐射的总体效应可能有利于形成大量的小颗粒，而非较少量的大颗粒。