甲烷透过冰尘层升华的实验室实验及其在彗星活动中的应用
地球与行星天体物理
2023-07-19 v1 天体物理仪器与方法
摘要
背景。彗星是绕太阳运行、由冰、尘埃和岩石构成的小型天体。理解它们在近日点升温时的行为，揭示了关于隐藏在尘埃下冰层的内部与总体形态的诸多信息。目的。本研究旨在以非晶态固态水(ASW)为对象研究 CH4 的升华，重点关注热加工期间水结构的变化以及茚层（作为壳层的替代物）的影响，我们在受控实验室环境中模拟彗星环境。方法。将 CH4 与 H2O 丰度比约为 0.01 的冰在 30 K 下分层沉积或共沉积，并以 1 或 5 K/min 的升温速率加热至 200 K（或 140 K）。我们使用质谱与红外光谱分析结果。结果。依升温速率与沉积类型不同，甲烷透过 ASW 的升华各异：考虑共沉积结构时强度更低、温度更高。当施加两个温度循环时，第二个循环的 CH4 脱附强度更弱。当茚置于冰混合物上方时，我们发现其层越厚，甲烷脱附越迟。结论。水冰的结构变化驱动挥发与超挥发物脱附，原因在于其从高空隙密度向低本征密度转变以及从非晶向晶体的转化。该脱附表明此类物质形成于低温，与先前关于在前恒星云中形成的彗星冰理论一致。
引用
@article{arxiv.2307.06432,
title = {Laboratory experiments on the sublimation of methane through ice dust layers and applications to cometary activity},
author = {Carla Tamai and Belen Mate and Stephanie Cazaux and Miguel Angel Satorre},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.06432},
year = {2023}
}
备注
Accepted A&A