芳香族分子在原行星盘中的存活
天体物理仪器与方法
2025-10-14 v1 地球与行星天体物理
化学物理
摘要
芳香性是生物活性分子中常见的化学官能团。在星际和星周环境中,苯及其他小芳香族分子被视为更复杂的前生物分子的前体,并已展现出可能丰富的冰相光化学过程。前生物网络中小有机分子的可用性取决于它们在行星形成之前的天体物理环境中的光稳定性,尤其是在原行星盘阶段,因为盘的化学组成与行星及星子体的化学构成密切相关。我们研究了五种芳香族分子在未稀释冰中,以及在特定情况下在天体物理相关冰基质(H2O、CO、CO2)中的紫外(UV)光致破坏(120–160 nm)。对每种冰,我们测量了作为光子辐照量函数的破坏截面。在未稀释冰中,芳香族分子的光致破坏截面显著低于脂肪族烃(包括环己烷,σ = 2.8–4×10⁻¹⁸ cm²),其 σ < 10⁻¹⁹ cm²。此外,取代基的性质与大小均不影响芳香族分子在纯冰中的稳定性,这表明芳香族分子之间较强的分子间相互作用可在真空紫外(VUV)辐照下提供保护,即便存在小至中等大小的环状取代基。在混合冰中,芳香族分子的光致破坏与反应活性(σ = 2.5–6.1×10⁻¹⁸ cm²)增加了一个数量级以上,但仍低于气相中的水平。我们将此归因于较弱的笼效应以及基质特有的相互作用。我们利用实验测得的光致破坏截面来估算芳香族分子在原行星盘中的寿命,并标定了芳香族光化学预计最为活跃的盘区。
引用
@article{arxiv.2510.09797,
title = {The survival of aromatic molecules in protoplanetary disks},
author = {Elettra L. Piacentino and Aurelia Balkanski and Jenny Calahan and Anna Fitzsimmons and Mahesh Rajappan and Karin I. Oberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.09797},
year = {2025}
}