成核作用对原行星盘中冰质卵石生长的影响

原行星盘中的固体颗粒可以在冰线之外通过直接蒸气沉积生长。然而，微观硅酸盐颗粒的存在可能阻碍其生长为大型卵石，因为可用的蒸气主要沉积在占据总表面积主导地位的细小颗粒上。为理解火星大气中的冰云而开展的异质冰成核实验表明，在硅酸盐表面形成新冰层所需的水蒸气压，显著高于在已有冰表面上沉积水蒸气所需的水蒸气压。本文中，我们研究了水冰上蒸气沉积与硅酸盐颗粒上异质冰成核所需分压之差如何影响水冰线附近的颗粒生长。我们开发并测试了一个动态的1D沉积与升华模型，其中在湍流原行星盘中包含了径向漂移、沉降和扩散。我们发现蒸气主要沉积在已被冰覆盖的颗粒上，因为冰线外部的蒸气压过低，不足以在裸露硅酸盐颗粒上发生异质成核。因此，冰质颗粒可在冰线周围的狭窄区域内生长至厘米级卵石，而硅酸盐颗粒保持尘埃尺寸并扩散至整个盘。异质冰成核的抑制导致在冰线附近出现一个优先生长为星子的区域，我们在该处发现了大型冰质卵石。硅酸盐颗粒上异质冰成核的受抑也可能是原行星盘中观测到的冰线周围某些暗环背后的机制，因为冰线外部大型冰卵石的存在导致那里不透明度降低。