水冰上星际 NH$_3$ 形成过程中的能量去向？一项计算研究
星系天体物理
2023-03-01 v1 化学物理
摘要
在星际介质最冷（10--20 K）的区域，星际尘埃颗粒的冰表面充当化学反应的固态载体。在其可能角色中，第三体的作用被提倡：表面反应的能量在整个颗粒中耗散，从而稳定产物。这一能量耗散过程在原子尺度上知之甚少，尽管它可能对天体化学产生重大影响。在此，我们通过量子力学模拟研究 NH 经由 H 在冰水表面依次加到原子 N 上的形成过程，特别关注第三体角色。我们首先刻画了加氢反应及可能的竞争过程（即 H 抽取），其中 H 加成比 H 抽取更有利。随后，我们通过 ab initio 分子动力学模拟研究加氢反应能量的归宿。结果表明，释放能量的约 58--90% 被冰表面迅速吸收，引起冰温暂时升高。我们区分了不同的能量耗散机制。一种更普遍的机制基于新生成物种的高度激发振动模式与冰水分子的转动模式之间的耦合。第二种机制仅在 NH 形成期间出现，基于瞬态 HO/NH 离子对的形成，其显著加速了向表面的能量传递。最后，讨论了我们的发现相对于星际 NH 合成及其化学脱附进入气体的天体物理意义。
引用
@article{arxiv.2212.14271,
title = {Where does the energy go during the interstellar NH$_3$ formation on water ice? A computational study},
author = {Stefano Ferrero and Stefano Pantaleone and Cecilia Ceccarelli and Piero Ugliengo and Mariona Sodupe and Albert Rimola},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.14271},
year = {2023}
}