系外彗星气体的垂直演化：I. 垂直扩散如何缩短CO寿命

明亮的碎屑盘可含有大量CO气体。该气体曾被认为是原行星遗迹，直到最近被表明可由富挥发分固体的碰撞释放。当CO被释放时，星际紫外辐射光解CO产生CI，CI可屏蔽CO从而使大量CO质量积累。然而，这一图景受到挑战，因为如果CO和CI在垂直方向上混合，CI的屏蔽效率很低。在此，我们首次研究气体的垂直演化，以确定垂直混合如何影响CI的屏蔽效率。我们提出了一个一维模型，考虑了气体释放、光解、电离、黏性演化和由湍流扩散引起的垂直混合。我们发现，如果气体面密度高且垂直扩散弱（$\alpha_{\rm v}/\alpha<[H/r]^2$），CO在高于中平面的地方光解，形成光学厚的CI层屏蔽其下方的CO。相反，如果扩散强（$\alpha_{\rm v}/\alpha>[H/r]^2$），CI和CO充分混合，缩短了CO寿命。此外，扩散还可能限制尘埃沉降的程度。高分辨率ALMA观测可分辨CO和CI的垂直分布，从而约束垂直混合及CI屏蔽效率。我们还发现，CO和CI的标高可能不是气体平均分子量及由此成分的良好探针。最后，我们表明如果混合强，CO寿命可能不足以让CO扩散到产生气体的星子带内侧。