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極低温星間塵表面反応による星間分子の水素同位体分別機構

超冷星际尘埃表面反应对星际分子氢同位素分馏机制

基本信息

批准号：
06J04387
负责人：
長岡明宏
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度は,メタノール分子とD原子の表面反応速度の温度依存性および試料固体の化学組成依存性を10-20Kの温度範囲で測定した.その結果,反応(CH_3OH+D→CH_2OH+HD)の速度は,10Kで8.5×10^<-3>s^<-1>,20Kでは6.0×10^<-3>s^<-1>となることがわかった.今年度は,さらに高温(20-30K)での反応速度を測定した.25Kでは上記の反応の速度は1.0×10^<-3>s^<-1>,30Kにおいては約1×10^<-4>s^<-1>となり,温度の上昇により反応速度が非常に小さくなることがわかった.アモルファスH_2O氷表面にCH_3OHを蒸着した場合では,上記の反応の速度は,20K以下においてはCH_3OHのみの試料の場合と同程度であるが,30Kでは約1×10^<-3>s^<-1>となり,CH_3OHのみの試料より反応速度が1桁大きくなることがわかった.以上のことから,メタノール重水素置換体の生成速度は,試料の温度および化学組成に強く依存し,特にアモルファス氷が下地として存在する場合では,高温(30K)においても反応が生じること(触媒効果)が明らかになった.これらの結果は宇宙での水素同位体濃集機構を議論する際に重要となる新たな知見であり,惑星科学や天文学,宇宙化学への貢献が大である.

The temperature dependence of the surface reaction velocity of the molecules and D atoms and the chemical composition dependence of the sample solids were measured in the temperature range of 10-20K. The results show that the velocity of the reverse phase (CH_3OH+D→CH_2OH+HD) is 8.5×10^ s^at 10K <-3><-1>and 6.0×10^ s^at 20K<-3><-1>. This year, at high temperatures (20-30K), the reaction velocity is measured. At 25 K, the reaction velocity is 1.0×10^<-3>s^<-1>, at 30K, the reaction velocity is about 1×10^<-4>s^<-1>, and the temperature rise is very small. When CH_3OH is evaporated on the surface of H_2O, the reaction velocity is about 1×10^ s below 20K. When CH_3OH is evaporated on the surface of H_2O, the reaction velocity is about 1×10^ s below 30K<-3><-1>. The rate of formation of heavy hydrogen substituent depends strongly on the temperature and chemical composition of the sample. In particular, the reaction occurs at high temperature (30K) and in the presence of catalyst. The results of this study are important for the discussion of water isotope concentration mechanisms in the universe.