原行星盘化学中的混合与扩散

我们发展了一种简单的迭代格式，以在原行星盘的 ProDiMo 热化学模型中纳入垂直湍流混合与扩散。这些模型经仔细检验，可收敛至反应-扩散方程的时间无关解，例如系外行星大气模型中所用者。我们展示了一系列五个金牛 T 星盘模型，其中将混合参数 {\alpha} mix 由 0 变至 0.01，并考虑 (a) 向上混合的冰粒不透明度之辐射转移反馈，以及 (b) 由放热反应与增强的谱线加热/冷却引起的分子丰度变化对气体温度结构的反馈。我们观察到盘中分子与冰浓度的显著变化。最丰物种（H2、CH4、CO、高层中的中性原子以及中平面的冰）被双向输运，而在这些丰物质最终分解之处（例如经光致过程），反应产物的释放对所有其他分子有重要后果。这通常造就更活跃的化学，伴随更丰富的电离、原子、分子与冰物种混合物，以及在不混合情形下不相关的新的化学路径。我们讨论了混合对三类光谱观测的影响，发现 (i) 冰粒可抵达可观测盘表面，在红外至远红外波长产生冰吸收与发射特征；(ii) 混合提高了可由中红外光谱观测的某些中性分子浓度，特别是 OH、HCN 与 C2H2；(iii) 混合可改变 CO 在 ALMA 谱线图像与通道图中的光学表现，强混合会使 CO 分子分布于遥远中平面。