原行星盘中的暖尘表面化学：页硅酸盐的形成

地球上水储层的起源尚存争议。地壳中所含的水可能至少是海洋的三倍。这些地壳水以页硅酸盐的形式存在，其起源可能与海洋不同。我们检验了在原行星盘中形成页硅酸盐的可能性，这些页硅酸盐可以是类地行星的构建块。我们开发了一个基于速率的探索性暖表面化学模型，其中来自气相的水可以在尘埃颗粒表面化学吸附，随后扩散进入硅酸盐核。我们将页硅酸盐形成模型应用于零维化学模型和二维原行星盘模型（ProDiMo）。该盘模型除冷和暖表面化学外，还包括连续与谱线辐射转移、光过程（光解离、光电离和光解吸）、含三体反应的气象冷与暖化学，以及详细的热平衡。尽管水在硅酸盐颗粒表面化学吸附及向核内扩散存在高能垒，在气体密度 2E4 cm^-3、气体与尘埃温度 80 至 700 K 的全部范围内，表面的化学吸附位点均可被羟基键（-OH）占据。硅酸盐核内的化学吸附位点在 250 至 700 K 温度区间被占据。更高温度下发生化学吸附水的热解吸。占据效率仅受硅酸盐最大水吸收量的限制。在气体密度 1E8 cm^-3 下，半径 1 mm 颗粒完全水合的时间尺度至多 1E5 年。原行星盘中尘埃颗粒在凝聚阶段可在 1 Myr 内形成页硅酸盐。然而，尚不清楚由暖表面化学形成的页硅酸盐量是否足以与太阳系天体中发现的数量相比。