冰混合物中偏析动力学的量化
星系天体物理
2015-05-13 v1
摘要
（删节版）在原恒星包层中观测到的纯CO2冰的存在归因于热致冰偏析，但缺乏定量实验数据阻碍了其作为温度探针的应用。量化偏析研究对于表征冰中的扩散也至关重要，而扩散是所有冰动力学和冰化学的基础。本研究旨在量化不同H2O:CO2和H2O:CO冰混合物中的偏析机制和势垒，覆盖一系列天体物理相关的冰厚度和混合比。冰在16-50 K下于（超）高真空条件下沉积。然后通过红外光谱在23-70 K下监测偏析随时间的变化。薄（8-37 ML）H2O:CO2/CO冰混合物通过表面过程依次偏析，随后是慢一个数量级的体扩散。较厚的冰（>100 ML）通过快速体过程偏析。因此，厚冰要么孔隙率更高，要么通过不同机制（例如相变）偏析。薄冰的偏析动力学在表面跳跃和配对交换的蒙特卡洛模拟中得到定性再现。所有混合比的实验确定的表面偏析速率遵循阿伦尼乌斯定律，H2O:CO2混合物的势垒为1080[190] K，H2O:CO混合物的势垒为300[100] K。在低质量恒星形成过程中，H2O:CO2偏析在30[5] K时就已经很重要。当纯冰中混合物组分的平均键强超过冰混合物中的平均键强时，表面和体偏析都被认为是冰混合物的普遍特征。
引用
@article{arxiv.0907.3948,
title = {Quantification of segregation dynamics in ice mixtures},
author = {Karin I. Öberg and Edith C. Fayolle and Herma M. Cuppen and Ewine F. van Dishoeck and Harold Linnartz},
journal= {arXiv preprint arXiv:0907.3948},
year = {2015}
}
备注
Accepted for publication in A&A. 25 pages, including 13 figures