碳酸盐硅酸盐颗粒的气相凝结

对行星状星云（PNe）和原恒星中碳酸盐的探测报告表明，在恒星风和外流中存在产生这些化合物的机制。一项后续的实验室研究通过观察非热力学平衡（TE）下含有无定形碳酸钙夹杂物的无定形硅酸盐颗粒的气相凝结，报告了一种可能的机制。该研究得出结论，水蒸气对于碳酸盐的形成是必要的。我们展示了一项在 O$_2$ 和 CO$_2$ 气体中对 MgSi 靶进行脉冲激光烧蚀的实验室研究，并报告了在无水蒸气的情况下，非 TE 的无定形碳酸盐镁硅酸盐尘埃的气相凝结。它由化学式为 MgSiO$_3$ 的无定形硅酸盐颗粒组成，其结构中均匀分散着碳酸盐基团。这些颗粒的红外光谱显示出无定形硅酸盐的特征谱带，以及位于 $\sim$6.3 和 $\sim$7.0 $\mu$m 处的两个谱带，我们将其归因于碳酸盐基团。在估计的 Si:C 比例为 9:1 至 9:2 时，硅酸盐谱带未受到显著影响。如果在硅酸盐凝结期间存在 C 原子，此类颗粒可能形成于演化恒星和 PNe 的风与外流中。此外，我们发现 Lyman-$\alpha$ 辐射会解离碳酸盐硅酸盐颗粒表面的碳酸盐基团，我们估计相应的光解离截面为 (0.04 $\pm$ 0.02) $\times$ 10$^{-16}$ cm$^2$。因此，光解离将限制在发射 VUV 光子的恒星风和外流中颗粒上碳酸盐基团的形成，而在原恒星中观测到的碳酸盐并非由气相凝结形成。