水冰中脂肪族化合物辐射诱导的 D/H 交换速率常数
星系天体物理
2022-04-29 v1 地球与行星天体物理
太阳与恒星天体物理
摘要
低温星际云和星核中的气相与固相化学导致星际冰中 D/H 富集，并最终被彗星、陨石甚至行星卫星所继承。因此，D/H 比值已被广泛用作外星化学起源的示踪剂。然而，D/H 比值也会受到宇宙射线的影响，宇宙射线无处不在，甚至能穿透致密的星际分子云核。此类高能辐射对氘代分馏的影响尚未得到定量研究。在本研究中，我们给出了 20 K 下嵌入 H2O 冰中的完全氘代小（1-2 个碳）烃类的辐射诱导 D 到 H 交换速率常数，以及 20 K 下嵌入 D2O 冰中的这些分子的质子化形式的 H 到 D 交换速率常数。我们观察到 D2O 冰中 H 到 D 交换的速率常数大于 H2O 冰中 D 到 H 交换的速率常数，并将其归因于 C-D 键相对于 C-H 键更大的键能。我们发现质子化甲烷的 H 到 D 交换速率常数小于乙烷，与文献中的键能一致。我们未能获得不饱和且具反应性的烃类乙烯和乙炔的速率常数。对速率常数的解释表明，D/H 交换产物与辐射分解产物一同大量形成。我们讨论了我们的定量与定性数据如何用于解释太空中观测到的脂肪族化合物的 D/H 比值。
引用
@article{arxiv.2204.13212,
title = {Radiation-induced D/H Exchange Rate Constants in Aliphatics Embedded in Water Ice},
author = {Danna Qasim and Reggie L. Hudson and Christopher K. Materese},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.13212},
year = {2022}
}