紫外辐射驱动冰粒表面复杂有机分子合成的蒙特卡洛模拟
地球与行星天体物理
2024-06-04 v1
摘要
复杂有机分子（COM）已在分子云和原恒星环境中被广泛观测到。COM的形成机制之一是紫外辐射驱动的冰粒表面自由基反应。尽管许多实验报道了在这种冰条件下可以合成各种COM，但大部分反应过程尚不清楚。需要补充的数值模拟来揭示COM形成背后的合成过程。在本研究中，我们使用蒙特卡洛方法开发了一个化学反应模拟。为了探索COM合成的复杂反应网络，该模型被设计为无需准备反应路径，并保持较低的计算成本。通过这种模拟，我们研究了在原行星盘环境假设下，紫外辐射期间和之后冰尘表面发生的化学反应。我们旨在揭示盘中产生的有机分子类型以及COM的形成机制，特别是氨基酸和糖类。结果表明，光解离和随后的自由基-自由基反应导致由甲醇、甲醛、氨和水组成的初始分子中的共价键发生随机重排。因此，在广泛的初始条件下产生了高度复杂的分子，如氨基酸和糖类。我们发现，氨基酸和糖类的最终丰度对初始分子的原子比具有极其相似的依赖性，在C/H~0.1-0.3和O/H~0.3-0.5处达到峰值，尽管氨基酸的丰度通常比糖类高十倍以上。为了理解这种依赖性，推导出了一个半解析公式。此外，参数调查表明，氨基酸和糖类的分解反应在给定参数的阈值内经历快速转变。
引用
@article{arxiv.2406.00640,
title = {Monte Carlo simulation of UV-driven synthesis of complex organic molecules on icy grain surfaces},
author = {Yoko Ochiai and Shigeru Ida and Daigo Shoji},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.00640},
year = {2024}
}
备注
20 pages, 20 figures, accepted for publication in Astronomy and Astrophysics (A&A)