富镁羟基无定形硅酸盐作为星际介质中分子氢形成的催化剂

我们展示了关于原子氘与富镁无定形陨镁石和橄榄石型硅酸盐相互作用的实验研究结果。红外光谱被用于观测该过程。在氘原子暴露期间，观察到了氘氧基团的形成。通过 OD 伸缩带强度与氘原子注量估算的 OD 基团形成截面，对于两种硅酸盐均为 4.2×10⁻¹⁸ cm²。HD（D₂）分子通过氘原子从 OH（OD）基团中夺取化学吸附的 H（D）原子形成，截面为 7.0×10⁻¹⁸ cm²。对陨镁石和橄榄石无定形纳米团簇的量子化学计算被用于分析氢原子的化学吸附和抽提能量。对于橄榄石，OH 基团的形成是无势垒的，而对于陨镁石存在一个小的能垒。两种硅酸盐中从羟基团抽提 H₂ 均是无势垒的。结果支持我们将氘原子暴露期间红外光谱变化解释为加成和交换反应，并催化分子氘的形成。这些在 300 K 下获得的结果与光解离区和低温星际云等天体物理环境相关。无定形硅酸盐与碳粒类似，在弥散星际介质中通过与原子氢和紫外光子的相互作用发生氢化。在彗星 67P/Churyumov-Gerasimenko 上探测到这些成分，将原始太阳系天体与星际尘埃联系起来，为它们的演化提供了新的见解。