限制碎屑盘中水冰可探测性的研究

水冰对生命的演化与保存至关重要。因此，确定碎屑盘中水冰的分布是天体生物学领域的重大关切。此外，冰尘颗粒有望在整个行星形成过程中发挥重要作用。然而，当前可用的观测仅能就碎屑盘中水冰的存在得出微弱结论。我们研究了在典型碎屑盘系统中探测水冰是否可行。我们考量了以下冰破坏机制：冰的升华、通过星子碰撞产生尘埃，以及 UV 明亮中心恒星的光溅射。我们考虑了由非晶冰、结晶冰、天体硅酸盐和真空包裹体组成、具有多种形状的冰尘混合颗粒。我们使用有效介质理论即 Maxwell-Garnett 规则计算了非均匀冰尘混合物的光学性质。随后，我们利用代码 DMS 生成了合成碎屑盘观测量，例如光谱能量分布以及空间分辨的热再辐射和散射光强度与偏振图。我们发现，未来的 James Webb Space Telescope 与 Space Infrared telescope for Cosmology and Astrophysics 对碎屑盘的观测有可能探测到显著的 $\sim$ 3 $\mu\rm{m}$ 与 44 $\mu\rm{m}$ 水冰特征。我们表明，冰的升华、星子间碰撞以及 UV 源引起的光溅射明显影响碎屑盘系统的观测形态。此外，高多孔冰倾向于在约 3 $\mu\rm{m}$ 处产生高度偏振的辐射。最后，冰存活线的位置由多种尘埃性质决定，例如冰与尘埃的分数比、冰的物理状态以及冰颗粒的孔隙率。