原行星盘中的 HCN 雪线：来自冰解吸实验的约束
地球与行星天体物理
2022-07-27 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
HCN 是在恒星形成区和行星形成区中最常被探测到的分子之一。作为恒星形成物理的示踪物、氮天体化学的探针以及前生物化学 scheme 的一种组分，它具有广泛的关注价值。尽管如此，HCN 最基本的一种天体化学特性仍鲜有表征：其热解吸行为。在此，我们呈现一系列实验以在天体物理相关条件下表征 HCN 的热解吸，重点在于预测原行星盘中 HCN 的升华锋面。我们推导出 HCN-HCN 与 HCN-H2O 的结合能分别为 3207±197 K 和 4192±68 K，对应于盘中层升华温度约 85 K 和 103 K。对于典型的中层温度分布，HCN 应仅在 H2O 雪线外侧约 1-2 au 处开始升华。此外，在 H2O 主导的混合物（20:1 H2O:HCN）中，我们发现大部分 HCN 在 H2O 结晶前始终被困于冰中。因此，HCN 可能在几乎所有形成富 H2O 星子的半径处留存于盘冰中。这意味着冰体对行星表面的撞击应普遍输送这一潜在前生物组分。一个遗留未知量是天体物理冰中 HCN 为纯态还是与 H2O 混合的程度，这影响 HCN 的解吸行为以及冰相化学的结果。纯 HCN 与 HCN:H2O 混合物呈现不同的红外谱带，这提升了詹姆斯·韦布空间望远镜将阐明恒星形成区和行星形成区中 HCN 混合环境并解决这些开放问题的可能性。
引用
@article{arxiv.2206.04265,
title = {HCN snowlines in protoplanetary disks: constraints from ice desorption experiments},
author = {Jennifer B. Bergner and Mahesh Rajappan and Karin I. Oberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.04265},
year = {2022}
}
备注
Accepted to ApJ. IR spectra available at https://doi.org/10.5281/zenodo.6047869