Energetic sulfur ion impacts into cometary ice surfaces: a molecular dynamics study
Energetic sulfur ion impacts into cometary ice surfaces: a molecular dynamics study
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高能硫离子撞击彗星冰表面：分子动力学研究
DOI：
10.1093/mnras/sty2770
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发表时间：
2019
影响因子：
4.8
通讯作者：
H. M. Urbassek
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
C. Anders;H. M. Urbassek
分子动力学模拟被用来分析20兆电子伏的硫离子的影响后，到冰的混合物组成的水，二氧化碳，氨，和甲醇。通过使用所谓的REAX，即，反应性、潜在性、撞击后发生的化学过程可以进行研究。这样的撞击可能发生在木星的磁层，在那里，高能的S离子来自木卫一的表面，照射木星卫星的冰表面，彗星或冰尘颗粒进入磁层。通过将离子轨迹分割成适合我们的模拟框的较小片段，我们可以跟踪离子从表面的撞击点到它停止的深度。电子停止由热轨道模型建模;为了能够包括在轨道体积中发生的热化学反应，有必要使用足够小的轨道半径R。我们发现，解离和随后的反应的数量的规模与沉积的能量密度近似线性。因此，产生的分子总数与撞击能量大致成比例。此外，最复杂的分子在最高的能量密度下形成。相反，像甲醛和过氧化氢这样的小分子则是沿着离子轨迹沿着产生的。
Molecular dynamics simulations are used to analyse the effects after 20 MeV sulfur ion impact into an ice mixture consisting of water, carbon dioxide, ammonia, and methanol. By using a so-called REAX, i.e., reactive, potential, the chemical processes occurring after the impact can be studied. Such impacts may occur in Jupiter’s magnetosphere, where energetic S ions originate from Io’s surface and irradiate ice surfaces of Jupiter’s moons, of comets or ice dust particles entering the magnetosphere. By segmenting the ion trajectory to smaller pieces that fit into our simulation box, we can follow the ion from its impact point at the surface down to the depth where it is stopped. Electronic stopping is modelled by a thermal track model; it is necessary to use a sufficiently small track radiusRin order to be able to include the hot-chemistry reactions occurring in the track volume. We find that the number of dissociations and ensuing reactions scales approximately linearly with the deposited energy density. In consequence, the total number of molecules produced is approximately proportional to the impact energy. In addition, the most complex molecules are formed at the highest energy densities. Smaller molecules such as formaldehyde and hydrogen peroxide, in contrast, are produced all along the ion track.
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