On the formation location of Uranus and Neptune as constrained by dynamical and chemical models of comets
在土星的卫星土卫二中观测到的D/H富集与在近各向同性彗星中观测到的值非常相似。由于预测的强烈变化的D/H与日心距离的太阳星云，这一观察联系的原始源区的近各向同性彗星的形成位置的土卫二。也就是说，来自近各向同性类的彗星最有可能是从土卫二形成位置附近的源区进入它们目前的水库奥尔特云的。对奥尔特云形成的动力学模拟表明，天王星和海王星主要负责向奥尔特云输送物质。此外，土卫二是由土星捕获其气体包层的位置附近的太阳星云凝聚而成的，很可能就在土星目前在太阳系的位置或附近。这些证据的结合似乎要求天王星和海王星在奥尔特云形成的时期比现在更接近土星的当前位置。这样的配置与外太阳系演化的尼斯模型是一致的。进一步测量彗星，特别是黄道彗星的D/H丰度，将为各种外太阳系形成模型提供一个很好的解释。
2011-04-26 astro-ph.EP
The carbon monoxide-rich interstellar comet 2I/Borisov
星际彗星提供了来自遥远的原行星盘的挥发物的直接样本。2 I/Borisov是在我们的太阳系中发现的第一颗显著活跃的星际彗星[1]。彗星是气体、冰和尘埃的浓缩样品，这些物质在行星形成期间存在于恒星的原行星盘中，并使我们了解化学成分和丰度如何随着与中心恒星的距离而变化。它们的轨道迁移移动挥发物[2]，有机物质和宿主系统中的益生元化学物质[3]。在我们的太阳系中，数百颗彗星已经被远程观测到，少数彗星已经通过太空任务进行了近距离研究[4]。然而，对太阳系外彗星的认识一直局限于从遥远的、未解决的对其他恒星周围彗星区域的观测中收集到的信息，只有一次探测到一氧化碳[5]。在这里，我们报告说，2 I/鲍里索夫的彗发含有明显多于H2O气体，丰度至少为173%，比以前测量的任何彗星在内部（<2.5 au）太阳系[4]。我们对2 I/鲍里索夫的紫外线观测提供了对另一颗与我们的恒星有很大不同的恒星的原行星盘的冰含量和化学成分的第一次一瞥。
2020-04-19 astro-ph.EP
Ice Chemistry Modeling of Active Phase Comets: Hale-Bopp
基于MAGICKAL模型构建海尔-波普彗星固相化学演化模型，模拟奥尔特云冷储存及5次近日轨道，发现冷储存期生成的复杂有机分子丰度不足以解释观测值，表明其主要为原始物质继承。
2024-08-28 astro-ph.EP
Formation of cometary O$_{2}$ ice and related ice species on grain surfaces in the midplane of the pre-Solar nebula
[摘要]在1 P/哈雷彗星和67 P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星的彗发中检测到相对于H $_{2}$ O冰为1-10%的O $_{2}$冰，这促使人们试图解释高O $_{2}$冰丰度的起源。最近对原行星盘中平面外部较冷区域的化学建模表明，O $_{2}$冰的产生与彗星中测量到的相同。一个更新的化学动力学代码在这里使用前太阳星云中平面条件下的化学演变。试验了四种不同的化学启动条件，以及各种化学参数的影响。参数空间研究揭示了O $_{2}$冰的最佳生产点，其丰度与67 P和1 P中的丰度相匹配，O $_{3}$和H $_{2}$ O $_{2}$冰的丰度与67 P中的丰度相匹配。这意味着在前太阳星云的120-150 AU的径向区域内，O $_{2}$可能是通过颗粒表面的冰化学原位产生的。然而，很明显的是，化学对假定的化学参数（例如，结合能、激活势垒宽度和量子隧穿势垒）具有高度的敏感性。因此，因为更可能的情况下，以锁定在O $_{2}$中的元素氧的百分比开始，也再现了早期阶段67 P中O $_{2}$冰的丰度，这支持了以前的建议，即彗星O $_{2}$冰可能具有原始起源。
2018-08-09 astro-ph.EP
Chemistry of comet atmospheres
彗星冰的组成提供了关于原行星盘外部的热和化学性质的关键信息，它们在4.6 Gy前形成。本章回顾了我们的知识彗星彗星的组成的基础上远程光谱和原位调查技术。彗星的彗发主要由水蒸气、CO或CO2组成。在彗星中测量了几十种分子的丰度，以及越来越多的复杂有机物。许多不是直接从核冰升华的物种也被观察到，并追踪到昏迷，以确定它们的产生机制。化学多样性的彗星人口和成分的异质性的昏迷进行了讨论。随着罗塞塔任务的完成，同位素比率，这对彗星物质的起源提供了额外的线索，已经在几个物种中进行了测量。最后，重要的未决问题（例如，彗星中的氮缺乏）以及在某些关键领域进一步开展工作的必要性进行了讨论，以便回答问题并解决技术之间的差异。
2022-07-11 astro-ph.EP
Neutral-Neutral Synthesis of Organic Molecules in Cometary Comae
对彗星气体的远距离和现场观测揭示了大量复杂有机分子的存在，包括碳链、醇、亚胺和氨基酸甘氨酸。彗星物质中的这种化学复杂性意味着彗星的撞击可能为年轻的行星表面提供了生命前化学反应的试剂。然而，在彗星彗发中观察到的毫米波长的一些分子来自于储存在细胞核内的冰的假设尚未得到证实。事实上，中等活跃彗星的彗发在距离彗核几千公里的范围内就达到了足够的密度，从而发生了活跃的（太阳辐射驱动的）光化学反应。在这里，我们提出的结果，从我们最新的化学流体动力学模型，结合更新的反应网络，并表明，常见的HC 3 N（氰基乙炔）和NH 2CHO（甲酰胺）分子可以有效地产生在彗星彗发作为一个结果的两体，中性，中性，气相反应，涉及众所周知的彗发气体。在近核分布的CN源（类似于罗塞塔航天器在彗星67 P观察到的）的存在下，我们发现，足够的HC $_3$ N和NH 2CHO可以合成，以匹配这些分子的丰度在以前的观测奥尔特云彗星。彗星彗发中这些（和其他）复杂有机分子的精确起源可以通过干涉测量测绘观测来验证，例如使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）。
2021-04-15 astro-ph.EP
The chemical composition of CO-rich comet C/2009 P1 (Garradd) at Rh = 2.4 and 2.0 AU before perihelion
我们量化了彗星C/2009 P1（Garradd）在近日点之前的10个母体挥发物，通过高色散红外光谱在UT 2011年8月7日（Rh = 2.4 AU）和9月17日至21日（Rh = 2.0 AU）在ESO的VLT获得。8月7日，在2.1 \times 10^28 s-1的上限（3σ）下搜索了水，但未检测到，而检测到乙烷的生成速率为6.1 \times 10^26 s-1（表观混合比> 2.90%）。9月17-21日，水的平均产生率为8.4 \times 10^28 s-1，检测到的痕量组分的丰度比（相对于水）为：CO（12.51%）、CH 3OH（3.90%）、CH 4（1.24%）、C2 H6（1.01%）和HCN（0.36%）。4种次要物种的丰度上限（3σ）分别为：NH_3（1.55%）、C_2H_2（0.13%）、HDO（0.89%）和OCS（0.20%）。鉴于相对较大的日心距离，我们探讨了水在我们的FOV内没有完全升华的影响，并确定了“失踪”的水部分，需要调和检索到的丰度比与“有机物正常”的平均值。个别空间分布的母挥发分和连续显示相当不对称的放气。H2O和CO气体向不同方向释放的迹象表明，不同的活动喷口和/或核中可能存在极性和非极性冰聚集体。C/2009 P1是一颗富含CO的彗星。
2012-02-01 astro-ph.EP
From stellar nebula to planetesimals
太阳和太阳系外彗星和太阳系外行星是许多研究的对象，以确定其化学成分和内部结构。在星子的情况下，它们的组成很重要，因为它们部分地决定了未来行星的组成。目前的工作旨在确定冰质微行星的化学成分，这些微行星被认为与今天的彗星相似，形成于太阳化学成分的恒星系统中。本工作的主要目的是为星子和彗星模型以及行星形成和演化模型提供有价值的化学成分理论数据。我们已经开发了一个模型，可以计算恒星星云冷却过程中形成的冰的成分。再加上耐火元素形成的模型，它使我们能够确定整个原行星盘中冰星子的化学成分和冰与岩石的质量比。我们提供的冰线位置（不同的挥发性物质）的磁盘，和化学成分和冰相对于岩石的质量比的恒星系统中的太阳能化学成分的冰微行星的关系。从星云的初始均匀组成，产生了各种各样的星子化学成分，作为盘的质量和到恒星的距离的函数。星子中的冰主要由H2O、CO、CO2、CH 3OH和NH3组成。冰/岩石质量比等于1+-0.5在冰星子以下的假设。最后一个数值与太阳系彗星的观测结果非常吻合，但仍然低于行星形成模型中通常假设的2-3。
2014-07-27 astro-ph.EP
Chemical composition of comets C/2021 A1 (Leonard) and C/2022 E3 (ZTF) from radio spectroscopy and the abundance of HCOOH and HNCO in comets
本文通过射电光谱观测了彗星 C/2021 A1 和 C/2022 E3 的化学成分，探测到多种分子，发现两颗彗星挥发物相对较低，并基于新光解速率重新评估了 HNCO 和 HCOOH 丰度。
2024-08-20 astro-ph.EP
Oxygen-bearing organic molecules in comet 67P's dusty coma: first evidence for abundant heterocycles
研究利用Rosetta对67P彗星近日点多尘环境的高分辨质谱观测，发现丰富地外含氧杂环及多类含氧有机物，为认识太空化学复杂性起源提供新线索。
2023-08-01 astro-ph.EP
Science with an ngVLA: High-resolution imaging of comets
在无线电波段详细绘制彗星彗发中气体的分布和运动学，可以为我们理解彗星活动和放气机制提供根本性的进展。此外，对彗星分子丰度的测量为了解太阳系一些最古老和最原始物质的化学成分提供了新的见解。在这里，我们调查彗星科学的重大进展的机会，使用一个非常大的射电干涉仪。ngVLA概念将能够探测和绘制1.2-116 GHz范围内的一系列关键彗发物种，并将首次实现对基本彗星分子OH和NH $_3$的高分辨率绘制。极高的角分辨率和连续灵敏度的建议ngVLA也将允许成像热发射的可能性，从核本身，以及大尘埃/冰粒在彗星，彗星通过地球的$\sim1$ au。
2018-10-22 astro-ph.EP
The Rosetta mission orbiter Science overview the comet phase
国际罗塞塔任务于2004年发射，由轨道航天器罗塞塔和着陆器菲莱组成。该飞行任务的目的是通过遥感绘制67 P Churyumov Gerasimenko彗星的地图，实地考察其环境及其在内太阳系中的演变情况，Rosetta是第一个与彗星会合并绕其轨道运行的航天器，在彗星穿过内太阳系时伴随彗星，并部署了一个着陆器Philae，在彗星表面进行实地科学研究。这次飞行任务的主要目标是：确定彗星核的特征;检查挥发物和耐火材料的化学、矿物学和同位素组成;检查彗星核中挥发物和耐火材料的物理性质和相互关系;研究彗星活动的发展以及核表层和彗发中的过程;详细说明彗星的起源，彗星和星际物质之间的关系以及对太阳系起源的影响;描述小行星，2867 Steins和21 Lutetia。本文介绍了任务操作和科学的总结，重点是从2014年初到2016年9月彗星阶段的罗塞塔轨道器部分。
2017-03-30 astro-ph.EP
Chemical complexity in protoplanetary disks in the era of ALMA and Rosetta
彗星提供了对原始太阳星云中物质的分子组成和复杂性的独特见解。Rosetta任务的最新结果，目前正在原位监测彗星67 P/Churyumov-Gerasimenko，以及ALMA（阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列），已经证明了一个诱人的联系之间的化学复杂性，现在证实在磁盘（通过检测气相CH 3CN; Oberg et al. 2015），并在67 P表面得到证实（Goesmann et al. 2015），提出了关于这些物种的化学起源（云或遗传与盘合成）的问题。从天体化学模型的一个原行星盘的结果，其中包括复杂的化学，并假设简单的冰只继承了从父分子云。模型结果与Philae/COSAC在67 P表面观察到的几种COM的丰度非常一致。由原行星盘继承的主要是简单冰的宇宙射线和X射线诱导的光处理足以产生类似于在彗星中观察到的化学复杂性。这表明在67 P表面探测到的冰状COMs可能有一个盘状起源。结果还表明，内部暖盘大气中含有丰富的气相CH 3CN，其中热气相化学占主导地位，并可能消除冰的化学特征。因此，CH 3CN可能不是一个明确的示踪剂的复杂的有机冰水库。然而，需要更好地了解CH 3CN的热气相化学才能证实这一初步结论。
2016-05-26 astro-ph.EP
Cometary topography and phase darkening
彗星的表面会由于挥发性物质的升华而发生显著而迅速的变化。许多作者研究了这种演变; Vincent等人（2017）使用航天器访问过的所有彗星的地形数据导出了一个定量模型，该模型将大尺度粗糙度（即地形）与木星家族彗星（JFC）的核心演变状态联系起来。与此同时，地面观测者已经发表了许多JFC相位函数的测量结果，并报告了相位变暗的趋势，原始物体比进化物体显示出更强的变暗。在本文中，我们使用Vincent等人（2017）的地形描述的数值实现来构建虚拟彗星并测量由不同水平的宏观粗糙度引起的相位暗化。然后，我们将我们的模型与Kokotanekova等人（2018）发表的值进行比较。我们发现，像自阴影这样的纯几何效应可以代表更原始物体观察到的暗化的22%，以及演化表面的15%。这表明，虽然物理和化学性质仍然是相位暗化的主要贡献者，但形貌的附加影响不可忽略。
2019-01-18 astro-ph.EP
The Highly Unusual Behavior and Chemical Composition of Interstellar Comet 2I/Borisov
Lowell Observatory（洛厄尔天文台）；Villanova University（维拉诺瓦大学）；United States Naval Academy（美国海军学院）；University of Maryland（马里兰大学）
研究星际彗星2I/鲍里索夫的成像、光谱等观测数据，发现其化学成分与随日心距变化的行为异常，相关比值变化幅度在洛厄尔天文台彗星数据库中前所未见。
2026-08-26 astro-ph.EP astro-ph.GA
Possibility of Concentration of Non-volatile Species near the Surface of Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko
彗星物质被认为是太阳系中原始物质的储存库。最近，ROSINA质谱仪在67 P/Churyumov-Gerasimenko的昏迷中检测到甘氨酸和CH $_3$ NH $_2$，这表明氨基酸及其前体可能在太阳系的早期进化阶段形成。我们研究了彗星内部的演化，考虑到水的蒸发过程，其次是非挥发性物质的浓度。本文以67 P/Churyumov-Gerasimenko彗星为基准，建立了一个简化的彗星浓缩模型（SCCM）来模拟彗星表面的蒸发浓缩过程。我们研究了太阳系形成后经过多次近日点后，非挥发性物质聚集的层的深度。因此，SCCM解释了在100彗星年观测到的水和CH $_3$ NH $_2$的产生速率。SCCM的结果表明，非挥发性物种将集中在0和100厘米的深度彗星表面在10彗星年。我们的研究结果还表明，非挥发性物质在撞击早期地球之前会集中在地表以下几米处。这种特定质量的非挥发性物质可能为火山温泉池提供独特的化学条件。
2020-12-03 astro-ph.EP
The composition of the protosolar disk and the formation conditions for comets
原太阳星云中的条件在彗星挥发物的成分中留下了印记，彗星挥发物被认为是太阳系中最原始的物质。彗星的成分代表了从母分子云核心开始，经过核心坍缩形成原太阳和太阳星云，最后在太阳星云自身的演化过程中，随着彗星天体的吸积，这一过程的终点。解开彗星的最终组成的各个时期的影响是复杂的。但是彗星并不是太阳星云的唯一信息来源。围绕着类似于原太阳的年轻恒星的原恒星盘提供了一种研究类似于太阳星云的盘的演化的方法，而这些盘正在演化形成自己的太阳系。通过这种方式，我们可以了解彗星形成的物理和化学条件，以及形成我们今天所看到的太阳系的动力学过程。本文综述了近年来对彗星挥发物和原恒星盘的组成、结构和演化的研究进展。
2015-07-08 astro-ph.EP
The physical and chemical processes in protoplanetary disks: constraints on the composition of comets
该研究综述原行星盘观测与理论进展，结合ALMA等多波段观测揭示气尘结构、分子分布及动力学特征，指出元素丰度非均匀性或源于气尘解耦，为彗星组成研究提供约束。
2024-11-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Clues on the importance of comets in the origin and evolution of the atmospheres of Titan and Earth
地球和土卫六是两个相距甚远的行星体。尽管如此，它们大气层的化学成分显示出共同的迹象，表明它们是由吸积作用以及彗星物质的原位加工产生的。这是值得注意的，因为当地球形成在圆盘的内部时，可能是由贫氧的岩石星子吸积而成，并表现出与顽火辉石类似的化学性质，而泰坦则是在土星的亚星云中由富含氧气和挥发物的天体形成的，称为彗星。从宇宙化学和天体生物学的角度来看，对地球和土卫六上的H、C、N和O同位素的研究可能是破译这两个行星体形成早期阶段过程的关键。本文的主要目标是量化这两个行星体的化学演化的可能方式，特别是它们早期大气中CO和N2的丰度。为了做到这一点，土卫六和地球的原始大气和演变已经从热力学的角度进行了分析。最相关的化学反应，涉及这些物种，并可能在其早期阶段的重要进行了讨论。然后，我们解释了本研究的结果，根据卡西尼-惠更斯任务对这些物种及其同位素所获得的结果。鉴于H、C、N和O优先从形成我们星球的内盘物质中耗尽，它们的同位素分馏的相似性，以及随后地球和泰坦大气的密切演化，都指向地球大气的彗星起源。因此，我们的方案也支持的关键作用，后期单板（彗星和富含水的碳质小行星）丰富的挥发性成分的地球在晚期重轰炸的类地行星。
2011-02-21 astro-ph.EP physics.space-ph
Ground-based Multiwavelength Observations of Comet 103P/Hartley 2
彗星家族103 P/哈特利2号（103 P）是美国宇航局EPOXI任务的目标。为了支持这项任务，我们在UT 2010年11月4.58日航天器会合前的三周内对103 P彗星进行了从无线电到亚毫米波长的观测。这段时间包括在近日点通过和彗星最接近地球。在这里，我们报告的检测HCN，H2 CO，CS和OH和上限HNC和DCN对103 P，使用亚利桑那州射电天文台基特峰12米望远镜（ARO 12米）和亚毫米望远镜（SMT），詹姆斯克拉克麦克斯韦望远镜（JCMT）和格林班克望远镜（GBT）。根据GBT OH数据，可以确定水的产生速率QH 2 O =（0.67 - 1.07）x 10^28 s^-1。根据HCN和H2 CO相对于水的平均丰度比（分别为0.13 +/-0.03%和0.14 +/-0.03%），我们得出结论，H2 CO是贫化的，HCN相对于典型观测到的彗星混合比是正常的。然而，HCN与水的丰度比显示出很大的差异随时间的推移。使用JCMT数据，我们测量到DCN/HCN比率的上限<0.01。11月2日对邻-H2 CO和对-H2 CO的连续观测（来自JCMT获得的数据）使我们能够推导出邻：对比（OPR）~ 2.12 +/- 0.59（1 σ），对应于Tspin > 8 K（2 σ）。
2014-07-08 astro-ph.EP
The Sources of HCN and CH3OH and the Rotational Temperature in Comet 103P/Hartley 2 from Time-Resolved Millimeter Spectroscopy
彗星最不为人所知的特性之一是其原子核的组成结构，它可以是均匀的，也可以是不均匀的。原子核的结构可以很方便地在毫米波长下进行研究，使用发射谱线的速度分辨光谱时间序列，当物体旋转时，同时获得多个分子。使用这种技术，我们调查了彗星103 P/哈特利2号中的CH 3OH和HCN的来源，这是NASA EPOXI任务的目标，在2010年底出现了非常有利的现象。我们的监测与IRAM 30米望远镜显示短期变化的谱线所造成的核旋转。不同的生产率产生的亮度变化的一个因素为4的HCN和一个因素为2的CH 3OH，它们是非常好的时间相关性。随着从线配置文件的速度信息的添加，我们确定的主要来源放气：两个射流，在径向上相反的方向，和冰冷的颗粒，主要通过其中一个射流注入彗发。两股喷流中CH_3OH和HCN的混合比有很大的不同，这表明核内存在大尺度的化学不均匀性。我们提出了一个网络的身份连接的两个射流与其他地方报道的形态特征，并假设化学异质性可能导致热演化。模型依赖的平均生成速率分别为3.5 × 10 ~（**）~（26）molec/s和1.25 × 10 ~（**）~（25）molec/s，两者的比值为28，虽然很高，但并不反常。CH_3OH的转动温度变化很大，平均值为47 K，推测是由于核的转动。
2012-08-27 astro-ph.EP
Spectrophotometric evidence for a metal-bearing, carbonaceous, and pristine interstellar comet 3I/ATLAS
3I/ATLAS可能是含有高金属含量的原始碳质星际彗星，其光谱特征表明其经历显著水合 alteration 和 cryovolcanism，为研究太阳系外天体提供了独特机会。
2025-11-25 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Spectroscopic and dynamical properties of comet C/2018 F4, likely a true average former member of the Oort cloud
由奥尔特云承载的彗星群是异质的。这一领域的大多数研究侧重于高度活跃的天体、近日点距离小的天体或具有特殊物理性质和（或）不寻常化学成分的天体实例。这可能产生了一个有偏差的奥尔特云彗星样本，其中最常见的物体可能是罕见的，特别是那些近日点远远超出地球轨道的彗星。在这种情况下，已知的奥尔特云彗星可能不能代表全部样本。在这里，我们研究了彗星C/2018 F4（PANSTARRS）在可见光区的光谱特性和彗星活动。我们还探讨了它的轨道演化的目的是了解其起源的背景下，已知的未成年人机构沿近抛物线或双曲线路径移动。我们介绍了10.4 m Gran Telescopio Canarias（GTC）获得的观测结果，推导出C/2018 F4的光谱类别和可见光斜率，以及其彗星活动水平。直接N体模拟进行探索其轨道演化。C/2018 F4的绝对星等为Hr=13.62+/-0.04。假设pV=0.04，其直径为D<10.4 km。该天体呈现出明显的彗发，其活动水平与在类似日心距离处观察到的其他彗星相当。彗星C/2018 F4的可见光谱与X型小行星一致，光谱斜率S '= 4.0+/-1.0%/1000，没有水合作用的证据。光谱与那些经过充分研究的原始小行星和彗星相匹配。在发现之前对其动力学演化的分析表明，C/2018 F4不是太阳系外起源的。虽然C/2018 F4现在的日心轨道是稍微双曲线的，但它的观测性质和过去的…
2019-03-26 astro-ph.EP
Chemical diversity of the atmospheres and interiors of sub-Neptunes: a case study of GJ 436 b
亚海王星的大气层预计将表现出相当大的化学多样性，超出了对巨型气体系外行星的预期。在目前的研究中，我们构建了自洽的辐射转移和平衡化学模型来探索这种化学多样性。我们使用GJ 436 b作为案例研究，进一步研究联合大气-内部模式。特别是，我们约束的内部和大气层的行星上可用的斯皮策测量的基础上的属性。虽然它是可能的，以适应发射光谱的GJ 436 b使用高金属丰度模型，我们证明，这样的气氛是不一致的物理上合理的内部结构。目前的情况仍然是，没有任何现有的研究可以充分适应4.5微米斯皮策二次日食测量，这可能是由化学不平衡引起的。最后，一个信息含量分析表明，发射和透射光谱限制在不同波长的碳氧比和金属丰度，但前者是不太容易受到来自高度富集金属的大气层的平坦光谱。随着最近推出的JWST，我们建议未来的分析发射和传输光谱的亚海王星行星进行自洽使用大气和内部结构模型。
2022-05-27 astro-ph.EP
Laboratory Experiments to Understand Comets
本研究概述了探索彗星从彗核到彗发形成与演化的过往及当前实验室实验，指出其对观测解读、理论补充及任务规划的重要性，同时点明待解决问题与未来实验方向。
2023-08-22 astro-ph.EP astro-ph.IM
Evolution of Dust and Water Ice in Cometary Comae by Radiative Torques
彗星提供了有关太阳系形成环境的物理和化学性质的独特信息。了解彗星尘埃和冰在太阳光作用下如何演化，对于约束彗星活动的原子核结构和触发机制至关重要。在本文中，我们首先研究了尘埃颗粒的旋转破裂的彗星核的放气由辐射扭矩（RAT）。我们发现，复合材料晶粒可以迅速破碎成小碎片的辐射扭矩破坏（RATD）机制。然后，我们研究了旋转解吸的冰粒的RAT，发现冰粒可以从大日心距离解吸，超出水的升华半径在$R_{\rm sub}(\H_{2}Ø)\sim 3\AU$。我们还计算了由于旋转解吸而产生的水蒸气的产生率与彗星的日心距离的关系。我们的结果可以解释尘埃性质的变化和经常观察到的彗星的小颗粒的存在。最后，我们认为，遥远的彗星的活动可能是由旋转的颗粒和水冰粒在大日心距离的解吸破坏。
2020-08-16 astro-ph.EP astro-ph.GA
A Multi-Wavelength Study of Comet C/2022 E3 (ZTF): Complementary ALMA and JWST Investigations of Water and Methanol in Cometary Comae
University of Virginia（弗吉尼亚大学）；NASA Goddard Space Flight Center（NASA戈达德太空飞行中心）；Catholic University of America（美利坚天主教大学）；American University（美国大学）；National Radio Astronomy Observatory（国家射电天文台）；Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité, CY Cergy Paris Université（巴黎天文台、巴黎文理研究大学、法国国家科学研究中心、索邦大学、巴黎西岱大学、CY塞尔吉-蓬图瓦兹大学）；Institut de Radioastronomie Millimetrique（毫米波射电天文学研究所）
本研究利用JWST和ALMA对彗星C/2022 E3 (ZTF)的多波段观测，分析了水和甲醇的分布及旋转温度变化，揭示了彗核 coma 中的化学特征与热力学过程。
2026-01-16 astro-ph.EP
The chemical connection between 67P/C-G and IRAS 16293-2422
恒星和行星形成系统的化学演化开始于星前阶段，并在随后的演化阶段进行。从核心到原行星盘再到行星胚胎的化学痕迹可以通过比较我们太阳系中遥远的年轻原恒星和彗星来研究。一个被认为与我们自己的系统类似的化学物质特别丰富的系统是低质量的IRAS 16293-2422。ALMA-PILS的观测使得对该系统盘尺度（< 100 AU）的化学研究成为可能。假设彗星是原生原太阳盘外部的原始示踪物，我们可以将我们的婴儿太阳系的组成与IRAS 16293-2422的组成进行比较。罗塞塔任务对67 P/C-G彗星进行了大量独特的现场测量，使其成为迄今为止最好的探测器。在此，初步比较的化学成分和同位素比值进行了总结。由于对这两个数据集的分析仍在进行中，今后仍有许多工作要做。
2018-02-08 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The Chemical Composition of an Extrasolar Kuiper-Belt-Object
我们太阳系的柯伊伯带是短周期彗星的来源，这些彗星可能向地球和其他类地行星输送了水和其他挥发性物质。然而，水和其他挥发物在太阳系外行星系中的分布在很大程度上是未知的。我们报告发现一个类似柯伊伯带天体的吸积物进入白矮星WD 1425+540的大气层。探测到重元素C、N、O、Mg、Si、S、Ca、Fe和Ni，首次在太阳系外行星碎片中观测到氮。氮的质量分数为$\sim$ 2\%，与哈雷彗星相当，高于任何其他已知的太阳系天体。吸积质量的下限是$\sim$ 10 $^{22}$ g，大约是短周期彗星典型质量的十万倍。此外，WD 1425+540有一个宽的双星伴星，这可能有助于扰动柯伊伯带天体类似物进入白矮星的潮汐半径。这一发现表明，在我们的柯伊伯带中的物体类似物存在于其他恒星周围，并可能负责将挥发物输送到更远的类地行星
2017-02-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
Chemo-dynamical deuterium fractionation in the early solar nebula: The origin of water on Earth and in asteroids and comets
太阳系中水的形成和演化以及地球上水的起源是天文学中最有趣的问题之一。关于地球上的水的起源，流行的假说是通过富含水的小太阳系天体输送的。本文研究了太阳星云早期历史中水的同位素和化学演化。将一个包含多氘物质和核自旋态的气粒化学模型与稳态太阳星云模型相结合。为了计算初始丰度，我们模拟了100万年的冷而暗的TMC 1-类星前核的演变。计算了100万年以上太阳星云的两个含时化学模型：（1）层流模型和（2）二维湍流混合模型。我们发现，径向向外增加的H2O D/H比是浅的化学动力学星云模型相比，层流模型。这与通过快速气相过程更有效地去分馏HDO有关，因为2D混合模型允许水冰向内运输并热蒸发或向上运输并光解吸。层流模型显示地球水的D/H比在r ~<2.5 AU，而对于二维化学动力学模型，该区域较大，r ~<9 AU。类似地，奥尔特族彗星的水的D/H比约为2.5-10 x 10-4，在层流和2D模型中分别在约2-6 AU和约2-20 AU内实现。我们发现，关于水的同位素组成和彗星的起源，混合模型似乎优于层流模型。
2014-01-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
ALMA and GMRT Studies of Dust Continuum Emission and Spectral Lines Toward Oort Cloud Comet C/2022 E3 (ZTF)
针对外太阳星云性质研究需求，利用GMRT和ALMA观测奥尔特云彗星C/2022 E3 (ZTF)，获其尘埃活动参数及甲醇的柱密度、产生率、丰度等数据，提出甲醇由甲醛连续氢化形成的结论。
2024-12-02 astro-ph.EP
Isotopic composition of cometary water and the origin of Earth's oceans
本文阐述 PRIMA 任务通过直接测量奥尔特云与柯伊伯带彗星的 D/H 比值，比较彗星储库及陨石同位素组成，以约束早期太阳系模型并探究地球海洋起源。
2025-09-01 astro-ph.EP astro-ph.IM
Chemical Diversity of Super-Earths As a Consequence of Formation
最近对岩石超级地球的观测显示，铁/镁比率或核心与地幔比率的分布明显比我们太阳系的行星更广泛。这项研究旨在了解超级地球种群中有多少化学多样性可以来自行星形成期间的巨大撞击。行星形成模拟直到最近才开始更真实地处理碰撞，试图复制我们太阳系中的行星。我们调查行星形成更普遍的模拟形成的岩石超级地球与不同的初始条件下使用的SyMBA版本，引力N体代码，结合现实的碰撞。我们跟踪每次撞击后成分的最大合理变化。最后一颗行星的Fe/Mg比值范围与太阳系行星相似，但与超级地球数据中的分布不完全匹配。我们只形成了少数几颗铁元素轻微耗尽的行星，这表明其他机制正在发挥作用。最富铁的行星的铁/镁比水星低，并且比开普勒-100b等行星的铁/镁含量低。这表明我们需要进一步研究行星形成，并进一步提高质量和半径测量的精度，以解释这种Fe/Mg分布的极端行星。
2020-02-20 astro-ph.EP
The gateway from Centaurs to Jupiter-family Comets: thermal and dynamical evolution
最近有人提出，在轨道参数空间中存在一个“网关”，通过它半人马座过渡到彗星族彗星（JFC）。进一步的研究表明，大多数最终进化成JFC的物体应该通过这个通道离开半人马座。这可能被天真地解释为网关半人马是JFC的原始祖先。这就是我们在这项工作中要解决的问题。我们发现，事实正好相反：网关半人马座，平均而言，更多的热处理比其他人口的半人马座穿越木星的轨道。使用动态验证的JFC人口，我们发现，只有$\sim 20\%$的半人马通过网关之前，成为JFC，根据以前的研究。我们发现，超过一半的JFC动力克隆第一次进入网关已经JFC-他们只是避免了他们的第一次进入内太阳系的网关。通过将热演化模型耦合到JFC动力学克隆的轨道演化，我们发现，由于先前持续的热处理，目前对观察到的网关对象活动有贡献的层已经被物理和化学改变的可能性高于50%。我们通过检查与29P/Schwassmann-Wachmann 1，P/2019 LD 2（ATLAS）和P/2008 CL94（Lemmon）的现今轨道相匹配的动力学克隆来进一步说明这种效应。
2022-12-13 astro-ph.EP
Chemical Diversity in Protoplanetary Disks and Its Impact on the Formation History of Giant Planets
巨行星在形成和迁移到最终轨道时，可以与原行星盘中多种化学多样的环境相互作用。这种相互作用影响气体和固体吸积的方式塑造了行星及其大气的化学成分。在这里，我们研究了不同的化学结构的主机原行星盘上的行星组成的影响。我们认为这两种情况下的分子（继承从星前云）和原子（完全化学重置）初始丰度的光盘。我们专注于四种不同挥发性的元素示踪剂：C，O，N和S。我们探索整个延伸的可能形成区域的观测建议，通过耦合盘的化学方案与N体模拟的形成和迁移的巨行星。行星形成的过程产生了巨大的行星，其化学成分明显偏离了主盘。我们发现C/N、N/O和S/N比随着迁移程度的增加而遵循单调趋势。碳氧比显示出一个更复杂的行为，依赖于行星的吸积历史和形成环境的化学结构。S/N* 和C/N* 之间的比较（其中 * 表示对恒星值的归一化）限制了气体和固体对总金属丰度的相对贡献。巨行星的金属丰度主要由气体的贡献所决定，其特征是N/O*> C/O* > C/N*，并允许限制盘化学方案。当行星的金属丰度由固体的贡献决定时，我们发现C/N* > C/O* > N/O*。
2022-09-22 astro-ph.EP
HIFI Observations of Water in the Atmosphere of Comet C/2008 Q3 (Garradd)
水线的高分辨率远红外和亚毫米光谱是了解彗星大气物理和化学特性的重要工具。我们提出了几个旋转的ortho-和para-water过渡在彗星C/2008 Q3（Garradd）进行HIFI赫歇尔的观测。这些观测首次在彗星谱中探测到了水的2_{12}-1_01}（1669 GHz）邻位跃迁和1_{11}-0_00}（1113 GHz）对位跃迁。此外，还探测到了557 GHz的基态跃迁1_{10}-1_01}。通过准同时探测多条水线并绘制它们的发射图，我们可以限制彗发中的激发参数。合成线轮廓计算使用激发模型，其中包括碰撞激发，太阳红外辐射，和辐射捕获。我们得到的气体动力学温度，约束的电子密度分布，并估计彗发膨胀速度通过分析地图和线条的形状。在r_h = 1.83-1.85 AU的范围内，我们得到了1.7-2.8 x 10^{28} s^{-1}的产水速率。
2010-05-18 astro-ph.EP
The Effect of Cosmic Rays on Cometary Nuclei: I Dose deposition
彗星是小天体，被认为包含了太阳系中最原始的物质。然而，自从它们在4.5 Gy前形成以来，它们已经被不同的过程改变了。虽然没有暴露在太多的电磁辐射中，但它们会经历强烈的粒子辐射。银河宇宙射线和太阳高能粒子具有广泛的能量谱，与彗星表面和次表面相互作用;它们是柯伊伯带或奥尔特云中彗星空间风化的主要来源;也影响彗星凝聚之前的冰。虽然低能粒子只与彗星表面相互作用，但最具活力的粒子会将大量能量沉积到数十米以下。这种相互作用可以改变彗星冰中的同位素比率，并通过辐解产生次级化合物，如O2和H2 O2（论文II：Maggiolo等人，2020年）。在本文中，我们模型的能量沉积的高能粒子作为深度的函数，使用Geant 4应用程序修改，占同位素创建过程。我们对银河宇宙射线和太阳高能粒子沉积在彗星核中的能量进行了定量计算。论文二将讨论能量沉积对彗星冰的同位素和化学成分的影响及其对解释彗星观测，特别是欧空局/罗塞塔航天器对67 P/Churyumov Gerasimenko的观测的影响。
2020-12-10 astro-ph.EP astro-ph.HE physics.space-ph
A SUBLIME 3D Model for Cometary Coma Emission: the Hypervolatile-Rich Comet C/2016 R2 (PanSTARRS)
彗星C/2016 R2（PanSTARRS）的彗发是有史以来观测到的化学性质最奇特的彗星之一，特别是由于其极高的CO/H2O和N2+/H2O比率，以及不寻常的微量挥发物丰度。然而，其CO发射线的复杂形状以及慧差结构和激发的不确定性导致了总CO产生速率的不确定性。我们使用James Clerk Maxwell望远镜（JCMT）和亚毫米阵列（SMA）进行了高分辨率，空间，光谱和时间分辨的CO观测，以阐明C/2016 R2的释气行为。结果进行了分析，使用一个新的，随时间变化的，三维辐射传输代码（SUBLIME），纳入第一次，准确的状态到状态的碰撞速率系数的CO-CO系统。在2018-01-13和2018-02-01之间，发现总CO产生速率在$(3.8-7.6)\times10^{28}$ s $^{-1}$范围内，在r_H = 2.8-2.9 au时，平均值为$(5.3\pm0.6)\times10^{28}$ s $^{-1}$。排放物集中在一个近向日的喷流中，其流出速度为$0.51\pm0.01$ km/s，而在环境（和夜侧）彗发中为$0.25\pm0.01$ km/s。还发现了CO排放的扩展源的证据，可能是由于冰粒升华周围$1.2\times10^5$公里的核。基于彗发分子丰度，我们提出C/2016 R2的核冰可以分为一个快速升华的非极性相，富含CO，CO2，N2和CH 3OH，和…
2022-02-24 astro-ph.EP astro-ph.GA
Prestellar grain-surface origins of deuterated methanol in comet 67P/Churyumov-Gerasimenko
氘代甲醇是天体化学家对形成含氘分子的单个化学反应及其所在区域的物理化学历史最强大的窗口之一。首次探测到单氘和双氘甲醇在彗星彗发67 P/丘留莫夫-格拉西缅科使用Rosetta-ROSINA数据。D-甲醇（CH3OD和CH2DOH合并）和D2-甲醇（CH2DOD和CHD2OH合并）相对于正常甲醇的丰度分别为5.5 +/-0.46%和0.00069 +/-0.00014%。数据跨度甲醇氘代分数（D/H比）在0.71 - 6.6%的范围内，占D在分子中的位置的统计校正，包括统计误差传播的ROSINA测量。认为彗星状CH_2DOH是由CO加氢生成CH_3OH和随后的CH_3-R中的H-D取代反应形成的。CHD2OH可能是由氘代甲醛产生的。在氘代水冰存在下，在OH-R中，通过H-D交换反应生成CH_3OD和CH_2DOD。甲醇的形成和氘化被认为发生在与HDO形成D2O相同的时期，在此之前形成单氘代水、硫化氢和氨。彗星的D-甲醇/甲醇的比例被证明同意最密切的星前核心和低质量的原恒星区域。结果表明，彗星的甲醇来源于诞生我们的太阳系的先天冷（10 - 20 K）星前核心。彗星挥发物个别地反映了恒星形成的演化阶段，从云到核心到原恒星。
2020-10-23 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Solar Periodic Companion and Random Stellar Flybys: Dynamical Perturbations of Highly Eccentric Comets in the Oort Cloud
本研究结合解析估算与N体模拟，量化随机恒星飞掠对奥尔特云高偏心率彗星的扰动效应，同时在盖亚DR3中识别出太阳长周期伴星候选体，揭示两类扰动对奥尔特云动力学演化的作用。
2025-11-19 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Methanol Along the Path from Envelope to Protoplanetary Disc
星际甲醇被认为是更大、更复杂的有机分子的母体。对低质量恒星形成系统进行了物理化学模拟，以追踪从云到盘的化学演化。一个轴对称的二维半解析模型产生的时间相关的密度和速度分布，和全连续辐射转移进行计算的尘埃温度和紫外辐射场在每个位置作为时间的函数。一个全面的气体-颗粒化学网络被用来计算沿下落轨迹的化学丰度。两个物理方案进行了研究，其中一个占主导地位的光盘增长机制是粘性传播，另一个是持续的物质流入盛行。结果表明，下落路径影响进入每种类型的光盘的甲醇的丰度，范围从甲醇的完全损失到相对于星前相的> 1倍的增强。确定了不同物理条件下甲醇化学的关键化学过程和参数。甲醇的精确丰度和分布对于圆盘中复杂有机分子的预算非常重要，这些分子将被纳入形成行星系统物体，如原行星和彗星。这些模拟结果表明，彗星形成区含有较少的甲醇比在前坍缩阶段，这是主要的星前起源，但也有额外的层建立在信封在下落。这种有趣的联系将很快被罗塞塔任务即将获得的数据所检验。
2014-09-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Coupling dynamical accretion and chemical differentiation: A unified framework for the diversity of Earth and Mars
Zhejiang University（浙江大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；University of Zurich（苏黎世大学）
通过耦合高分辨率N体模拟与撞击驱动的金属-硅酸盐平衡，提出了一个统一框架，揭示了地球和火星在吸积路径、盘径向氧化还原结构和撞击控制分异共同作用下产生的地球化学多样性。
2026-07-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
