Water ice in the Kuiper belt
我们研究了大量的低分辨率近红外光谱的柯伊伯带天体和半人马座，试图了解水冰的存在下，在柯伊伯带。我们发现这些天体表面的水冰以三种不同的方式出现：（1）妊神星家族成员独特地显示出近乎纯净的水冰表面，推测这是一个较大的已分化的原妊神星的冰质地幔碎裂的结果;（2）绝对星等为$H<3$的大天体（和有限数量的H=4.5）有水冰的表面覆盖物-也许与氨混合-这似乎与这些大型物体上可能古老的冰火山活动有关;和（3）既不是妊神星家族成员也不是冷经典KBO的较小KBO和半人马似乎分为两个家族（我们称之为“中性”和“红色”），每一种都是普通的近中性成分和也包括水冰的微红或非常红的成分的混合物。一个模型表明，中性和红色物体之间的差异是由于在早期致密的太阳系中分别在~20天文单位甲醇蒸发线的内部或外部形成的，这一模型得到以下观察结果的支持：仅在最红的物体上检测到甲醇，这些物体预计含有最多的甲醇混合物。
2012-04-16 astro-ph.EP
Characterisation of candidate members of (136108) Haumea's family
Ragozzine & Brown [2007]列出了在跨海王星天体（TNO）中发现的第一个碰撞族的候选成员名单，该天体与（136108）Haumea（2003 EL 61）相关。我们的目标是确定哪些候选成员的妊神星碰撞家庭是真正的成员，通过寻找其表面上的水冰。我们还试图通过使用光学光变曲线来限制它们的密度，来测试家庭成员几乎是由纯水冰组成的理论。我们使用光学和近红外光度法来识别水冰，特别是使用（J-H_S）颜色作为在1.6微米处的吸收特征的灵敏量度。我们使用VLT新Hawk-1仪器的CH_4滤波器作为短H波段（H_S），因为它比通常的H滤波器对水冰特征更敏感。我们报告了22个候选家族成员的颜色，包括15个近红外颜色。我们确认2003 SQ 317和2005 CB 79是家族成员，使确认的家族成员总数达到10个。我们根据Hawk-I的测量结果拒绝了8个没有水冰吸收的候选者，并根据其光学颜色拒绝了5个候选者。大比例的被拒绝的候选者和因天气而损失的时间的结合，使我们无法根据迄今为止获得的光变曲线对家族成员的密度施加严格的限制;我们仍然可以说，没有家族成员（除了妊神星）需要大的密度来解释它们的光变曲线。
2009-12-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
Photometric Measurements of H2O Ice Crystallinity on Trans-Neptunian Objects
我们提出了一种测量水冰结晶度的表面上的trans-neptunian对象（TNOs）的近红外窄带成像。新开发的光度技术使我们能够有效地确定在结晶H2O冰的1.65微米的吸收功能的强度。我们的数据为三个大的对象，妊神星，夸欧尔星和奥库斯，这是已知的表面上含有结晶水冰，显示了合理的结果与高分数的结晶相。当H_2O-冰颗粒尺寸大于~20 μ m时，堆积度明显低于1.0，表明存在非晶相。特别是，奥库斯表现出高丰度的无定形H2O冰相比，妊神星和夸欧尔星，可能表明体的体积密度和表面结晶度之间的相关性。我们还发现了结晶H2O冰的存在Typhon和2008 AP 129，这两个都小于最小尺寸限制诱导cryovolcanism以及从无定形过渡到结晶通过热演化由于长寿命同位素的衰变。
2016-06-13 astro-ph.EP
Spatially variable crater morphology on the dwarf planet Haumea
本文首次预测了快速自转的三轴椭球矮行星妊神星的撞击坑形态，发现其表面重力从赤道到极点变化近两个数量级，导致撞击坑直径、深度、体积及溅射物逃逸比例随纬度发生剧烈变化。
2024-06-13 astro-ph.EP
Orbits and Masses of the Satellites of the Dwarf Planet Haumea = 2003 EL61
利用哈勃太空望远镜和W。M.凯克望远镜，我们已经确定了矮行星（136108）Haumea，前身为2003 EL 61的两个动态相互作用卫星的轨道和质量。Hi'iaka是一颗较亮的外层卫星，其轨道参数与先前推导出的轨道吻合得很好。在超过几个星期的时间尺度上，没有开普勒轨道足以描述内部较暗的卫星Namaka的运动。使用一个完全相互作用的三点质量模型，我们已经恢复了两个轨道的轨道参数和质量的妊神星和Hi'iaka; Namaka的质量是边缘检测。这些数据不足以唯一地确定非球形主星的引力四极（由$J_2$描述）。卫星几乎共面的性质，以及推断的类似于水冰的密度，加强了妊神星在数十亿年前经历了巨大碰撞的假设。激发的偏心率和相互倾斜指向一个有趣的潮汐历史的显着半长轴演变通过卫星平均运动共振。轨道解表明，Namaka和Haumea目前正在经历相互事件，相互事件季节将持续几年。
2009-03-24 astro-ph.EP
Haumea's thermal emission revisited in the light of the occultation results
最近对矮行星妊神星的掩星测量（Ortiz et al. 2017）显示了一个细长的形状，其最长轴与冥王星的平均直径相当。和弦也表明围绕着妊神星赤道平面的一个环，它最大的卫星Hi'iaka也位于那里。妊神星掩星的大小估计值（等效直径为1595公里）大于以前的辐射测量解（在1150至1350公里之间），这使该天体的密度降低到约1.8 gcm-3，这一数值更接近其他大型TNO的密度。我们提出了未发表的，也重新处理赫歇尔和斯皮策MIR和FIR测量。我们比较100和160微米的热光变曲线振幅-起源于妊神星本身-与模型的总测量系统通量（环，卫星，妊神星）从24- 350微米。结合来自掩星测量的结果表明，妊神星的结晶水冰表面必须具有约5 SIu的热惯性。我们也有迹象表明，卫星（至少Hi'iaka）必须有高的几何折射率>=0.5，否则导出的热振幅将与24，70，100，160，250和350 μ m处的总测量系统通量不一致。高的地幔密度意味着Hi'iaka和Namaka的大小分别约为300和150 km，这表明对于这么小的TNO来说，密度出乎意料地高，>1.0 gcm-3，并且假设是从Haumea的冰壳碰撞形成的。我们还估计了1980-2030年期间环的热辐射，表明斯皮策和赫歇尔时期的贡献很小，但不可忽略。由于环平面的逐渐开放，在未来十年JWST运行时，环发射将增加。在MIRI 25.5 μ m波…
2018-11-23 astro-ph.EP
The Dense, Rocky Core of Haumea Revealed by Satellite Dynamics
Florida Space Institute, University of Central Florida（佛罗里达空间研究所，中佛罗里达大学）；Brigham Young University Department of Physics & Astronomy（杨百翰大学物理与天文学系）；Northern Arizona University（北亚利桑那大学）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）
本研究通过卫星动力学测量妊神星扁率，揭示其致密岩石核心与冰质地幔结构，表明此类内部构造在跨海王星矮行星中可能普遍存在。
2026-09-30 astro-ph.EP
Europa's surface water ice crystallinity: Discrepancy between observations and thermophysical and particle flux modeling
通过热松弛、带电粒子轰击和可能的低温火山活动对欧罗巴表面水冰进行的物理处理，可以改变欧罗巴表面水冰的结晶形式与水冰的无定形形式（“结晶度”）的百分比。在欧罗巴地面温度下，无定形水冰热转化为结晶水冰的时间尺度表明，那里的水冰应该主要以结晶形式存在，然而，木星磁场引起的带电粒子的表面轰击，以及欧罗巴羽流中水冰的气相沉积，可以在短时间尺度上产生无定形水冰表面沉积物。这项调查的目的是确定是否欧罗巴表面水冰结晶度来自地面的光谱测量是在协议的基础上预期的温度和辐射模型的结晶度。使用1D热物理模型的木卫二的表面，我们计算了一个完整的磁盘结晶度木卫二的领先半球，将热松弛的无定形结晶水冰和降解的结晶无定形水冰的照射。与此同时，我们使用Grundy等人（1999），Busarev等人（2018）和Apache Point天文台的近红外地面光谱观测与Mastrapa等人的实验室光谱进行比较得出欧罗巴领先半球的全圆盘结晶度。我们计算出一个模型的结晶度显着高于堆叠来自地面观测和实验室光谱。这种差异可能是地球物理过程的结果，例如气相沉积的羽流材料，也可能是结晶度计算中的假设和不确定性造成的。
2020-02-10 astro-ph.EP
Bayesian analysis of Juno/JIRAM's NIR observations of Europa
朱诺号航天器的光谱仪JIRAM最近在2-5 μm波长区域观测了木卫二。在这里，我们分析了20°N和40°W附近的一组观测结果的平均光谱，重点是水冰的两种形式-无定形和结晶。我们也以此为契机，提出了一种新的贝叶斯光谱反演反射光谱框架。我们首先验证这个框架使用模拟光谱的无定形和结晶冰的混合物和实验室光谱的结晶冰。我们接下来分析JIRAM数据，通过贝叶斯模型比较，发现无定形冰和结晶冰的双组分紧密混合模型（TC-IM模型）比相同物种的双组分模型更受欢迎（26σ置信度），但它们的光谱是区域/线性混合的。我们还发现，TC-IM模型是强烈的首选（在> 30σ置信度）比单组分模型，只有无定形或结晶冰，这表明这两个阶段的水冰的数据中的存在。对于JIRAM数据的最高SNR估计，TC-IM模型解对应于具有非常大的数密度分数的混合物（99.952 +/- 0.001 \%）（23.12 +/- 1.01微米）非晶冰粒，以及非常小部分（0.048 +/-0.001%）的大（565.34 +/- 1.01微米）结晶冰粒。我们发现的大量小的无定形冰粒与以前的研究一致。然而，TC-IM模型的最大似然谱与2.5和3.6 μm附近的数据存在矛盾，表明存在目前未包括在我们的模型中的非冰成分，这主要是由于低温光学常数的可用性有限。
2020-12-19 astro-ph.EP
Thermal Behavior of Astrophysical Amorphous Molecular Ices
本文通过质谱和红外光谱实验研究分子冰混合物在不同温度下的行为，发现非晶到晶态水冰转变是决定捕获挥发物释放的关键因素，对解释原行星盘和彗星观测数据具有重要意义。
2023-07-26 astro-ph.EP
Absorption of crystalline water ice in the far infrared at different temperatures
冰在远红外线中的光学特性对于原行星和碎片盘的模型很重要。在这份报告中，我们得出了一组新的数据的吸收（由虚部的折射率$κ$）的结晶水冰在这个光谱范围内，包括温度依赖性的详细检查，这还没有做过这样的详细之前。我们测量了三个不同厚度的冰层在温度$\vartheta = 10...250$ K和目前的数据在波长$λ=80...625$微米的传输。我们发现在$175 \pm 6$微米波长处$κ$的光谱依赖性发生变化。在较短的波长下，$κ$表现出恒定的平坦斜率，并且没有显著的温度依赖性。波长越长，斜率越陡，并且具有明显的近似线性的温度依赖性。这种行为的变化可能是由水冰的特征吸收带引起的。所测得的数据拟合幂律模型，分析描述在任意温度下的吸收行为。这个模型可以很容易地应用于任何感兴趣的物体，例如原行星或碎片盘。为了说明模型是如何工作的，我们模拟了附近太阳型恒星HD 207129周围的大碎片盘的光谱能量分布（SED）。用另一种常用的水冰数据集替换我们的冰模型，会导致在较长波长处的不同SED斜率。这会导致磁盘的特征模型参数的变化，如推断的颗粒尺寸分布，并影响磁盘的基本碰撞物理的解释。
2014-10-13 astro-ph.EP
Heavy ion irradiation of crystalline water ice
在宇宙辐射作用下，星际水冰幔向致密的无定形状态演化。结晶冰的非晶化以前主要是在千电子伏至数百千电子伏的离子能量监测。我们实验研究重离子辐照结晶冰的非晶化，在高能量接近真正的宇宙射线，并探讨水冰溅射产率。我们用GANIL加速器产生的MeV到GeV的快离子束照射薄的结晶冰膜。冰红外光谱演变作为一个功能的通量监测与原位红外光谱（诱导非晶化的初始结晶状态成一个紧凑的非晶相）。在不同温度下，在高电子截止功率范围内测量了结晶冰的非晶化截面。在大通量，冰溅射测量的红外光谱，和拟合的退火产率的依赖性，结合以前的测量，是二次超过三十年的电子阻止功率。通过红外光谱监测，多孔无定形和结晶冰的宇宙射线照射的最终状态是相同的，但在横截面上有很大的差异，因此在天体物理学背景下的时间尺度上也有很大的差异。宇宙射线水冰溅射率与文献中报道的紫外光解吸产率竞争。直接宇宙射线溅射超过宇宙射线诱导光子光解吸的普遍性可能对于与冰幔表面牢固结合的冰特别真实，例如氢键冰结构或更一般的所谓极地冰。
2015-03-09 astro-ph.EP astro-ph.GA
Size, Shape, and Geometric Albedo of Dwarf Planet Quaoar's Largest Satellite Weywot
Florida Space Institute, University of Central Florida（佛罗里达空间研究所，中佛罗里达大学）；Department of Physics, University of Central Florida（中佛罗里达大学物理系）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Instituto de Astrofísica de Andalucía（安达卢西亚天体物理研究所）；Department of Mechanical Engineering IIT Kanpur（坎普尔印度理工学院机械工程系）
本研究通过重新分析恒星掩星与哈勃空间望远镜成像数据，测得夸欧尔卫星韦沃特的尺寸、三轴形状及低几何反照率，推测其冰质量分数不足100%，来源与冥王星、妊神星卫星不同。
2026-10-09 astro-ph.EP
Water-Ice Dominated Spectra of Saturn's Rings and Small Moons from JWST
本文利用 JWST 的 NIRSpec 和 MIRI 获取土星环及四颗小卫星的近红外与中红外光谱，揭示其表面以高度结晶水冰为主，并约束了氘代水冰、二氧化碳、一氧化碳及可能碳氢化合物等成分特征，为解释外太阳系天体光谱提供基线。
2024-02-24 astro-ph.EP
On the State of Water Ice on Saturn's Moon Titan and Implications to Icy Bodies in the Outer Solar System
太阳系中水冰的结晶状态取决于冰的温度历史和它所暴露的高能粒子的影响。我们测量了非晶和结晶水冰在10-50 K和10-140 K温度范围内的红外吸收光谱，并进行了系统的实验研究，以探讨通过电离辐射照射剂量高达160 \pm 30 eV的结晶水冰的非晶化。我们发现，通过电子照射，结晶水冰只能部分转化为无定形冰。实验表明，1.65 \mum谱带的一部分（这是结晶水冰的特征）在辐照后仍然存在，其程度强烈依赖于温度。1.65 \mum带的时间演化的定量动力学拟合清楚地表明，热重结晶和辐射诱导的非晶化之间存在平衡，在较高的温度下热重结晶占主导地位。我们的实验表明，在40 K的非晶化是不完全的，与Mastrapa和Brown的结论相矛盾（Icarus 2006，183，207.）。在50 K时，由于热效应的再结晶是强烈的，并且大部分结晶冰存活下来。太阳系中大多数冰冷物体的温度，包括木星卫星、土星卫星（包括泰坦）和柯伊伯带物体，都等于或高于50 K;这解释了为什么在这些物体上检测到的水冰大多是晶体。
2011-03-26 astro-ph astro-ph.EP physics.chem-ph
Infrared spectra, optical constants and temperature dependences of amorphous and crystalline benzene ices relevant to Titan
苯冰有助于卡西尼复合红外光谱仪（CIRS）在土卫六晚秋极地平流层682 cm^{-1}附近探测到的发射特征。它也是CIRS观测到的高海拔南极（HASP）冰云的主要组成部分之一，在泰坦的平流层中观测到。土卫六的平流层表现出显著的季节性变化，温度随季节而变化。对泰坦平流层冰云红外发射光谱化学成分的定量分析依赖于在多种温度下获得的一致且详细的实验室透射光谱。然而，苯冰的光谱和光学特性及其温度依赖性，特别是在与泰坦有关的平流层条件下，实验数据严重缺乏。因此，我们在实验室中分析了苯冰的振动模式的光谱特性和演变的沉积温度范围从15 K到130 K，从远红外到中红外光谱区（50 - 8000 cm^{-1}）。我们已经确定了苯冰的非晶态到晶态的相变，并确定在120 K和130 K之间的沉积温度下实现完全结晶。我们还测量了苯冰在15 ~ 130 K温度范围内的冰复折射率的实部和虚部。我们的实验结果显着扩展了目前的知识状态苯冰的沉积温度依赖性在一个广泛的红外光谱范围内，并提供有用的新数据的分析和解释钛观察到的光谱。
2021-11-15 astro-ph.EP astro-ph.IM
Energetic Electron Irradiations of Amorphous and Crystalline Sulphur-Bearing Astrochemical Ices
实验室实验已经证实，天体化学冰类似物的辐解衰变率取决于目标冰的固相，一些结晶分子冰比它们的无定形对应物更耐辐射。结晶冰相表现出的抗辐射性程度取决于其固体结构的分子间相互作用的性质、强度和程度。例如，已经表明，由于存在大量强氢键所赋予的稳定效应，在20 K下用2 keV电子辐照时，结晶CH 3OH的衰变速率比非晶相的衰变速率显著更慢。这些结果对星际冰和外太阳系天体的天体化学有重要的影响，因为它们意味着由无定形冰（可能包括与生物学相关的生命前分子）照射产生的化学产物应该比由结晶相的类似照射产生的化学产物更丰富。在本研究中，我们已经扩展了我们的工作在这个问题上进行比较高能电子辐照的无定形和结晶相的含硫分子H2S和SO2在20 K。我们已经发现了这两个物种中的相依赖化学的证据，与辐射诱导的指数衰减的无定形H2S比结晶相的更快，类似的效果，已经观察到的CH3OH。对于SO2，两个注量制度是显而易见的：低注量制度，其中结晶冰表现出快速的指数衰减，而无定形冰可能抵抗衰减，和高注量制度，其中两个阶段都经历缓慢的指数样衰减。
2022-09-29 astro-ph.EP astro-ph.GA cond-mat.other
Collisions of small ice particles under microgravity conditions (II): Does the chemical composition of the ice change the collisional properties?
内容：了解冰的碰撞性质对于了解行星形成的早期阶段和行星环系统的演化都很重要。简单的化学物质，如甲醇和甲酸，已知存在于寒冷的原恒星区域，与占主导地位的水冰一起;它们也可能被纳入形成于原行星盘和行星环系统的行星中。然而，冰的化学成分对其碰撞性质的影响尚未得到研究。目的：碰撞的1.5厘米的冰球组成的纯结晶水冰，水与5%的甲醇，和水与5%的甲酸进行了研究，以确定冰的组成对碰撞结果的影响。研究方法：碰撞是在一个专用的实验仪器中进行的，该仪器在微重力条件下运行，相对粒子撞击速度在0.01 ~ 0.19 m·s^-1之间，温度在131 ~ 160 K之间，压力在10^-5 mbar左右。结果如下：恢复系数的范围被发现，这和化学成分，相对冲击速度，或温度之间没有相关性。结论：我们的结论是，冰的化学成分（在95%的水冰和5%的甲醇或甲酸的水平）不影响碰撞性能在这些温度和压力下，由于无法发生表面润湿。在5%的甲醇或甲酸水平下，结构可能由结晶水冰主导，导致碰撞性质没有变化。颗粒的表面粗糙度是解释恢复系数范围的主导因素。
2015-01-05 astro-ph.EP
Structure of crystalline water ice formed through neon matrix sublimation under cryogenic and vacuum conditions
本研究利用低温RHEED技术，发现13 K下氖基质升华可形成堆叠无序度极低的立方冰Ic，揭示了其形成过程，为低温低压下立方冰的形成提供了新途径。
2024-07-10 astro-ph.EP astro-ph.GA cond-mat.mes-hall
Methane, ammonia, and their irradiation products at the surface of an intermediate-size KBO? A portrait of Plutino (90482) Orcus
奥库斯是一个中等大小的1000公里尺度的柯伊伯带天体，与海王星有3：2的平均运动共振，轨道与冥王星非常相似。我们目前的可见光和近红外测光和光谱获得的凯克10米望远镜和双子座8米望远镜。我们确认了在2.2 μ m区域的结晶水冰以及吸收的明确检测。在可见光和近红外线下，奥库斯的光谱特性在可用的分辨率下随着时间的推移（可能还有旋转）似乎是均匀的。从哈普克辐射转移模型涉及密切的各种冰的混合物，我们发现第一次，铵（NH +4）和乙烷（C2 H6）的痕迹，这是最有可能的氨和甲烷的太阳辐射产物，甲烷和氨的混合物（稀释或不）是最好的候选人，以改善描述的数据相对于一个简单的水冰混合物（妊神星型表面）。2.2 μ m波段可能的更精细结构应该在未来进行彻底的研究，以更好地了解甲烷和氨的化学作用。我们研究了奥库斯的热历史与一个新的三维热演化模型。在4.5 × 109年的模拟中，输入10%的孔隙度，23%的无定形水冰和77%的尘埃的整体成分，以及冷吸积表明，即使只有长寿命的放射性元素的作用，奥库斯应该有一个熔化的核心，并且很可能在其历史上经历了一次冰火山事件，将大量的结晶冰带到了表面。内部氨的存在会加强熔化过程。最近的实验室实验表明，尽管有辐射效应，但数十亿年后，可能由过去的冰火山事件带到地表的结晶水冰仍然可以检测到。
2010-06-25 astro-ph.EP
A Possible Complication of Using the 4.14 μm band to Assess D/H Ratios on Icy Bodies
Northern Arizona University（北亚利桑那大学）
本研究量化冰相和辐射对4.14 μm HDO吸收带的影响，发现无定形冰和辐射处理会削弱该特征，导致D/H比低估，但可通过晶体部分估算修正。
2026-09-25 astro-ph.EP
Constraints on the Crystallinity of Water Ice in Planet-forming Disks from Infrared Scattered-Light Spectra
The University of Tokyo（东京大学）
通过近红外散射光光谱研究行星形成盘中水冰的结晶度，提出将观测到的弗雷斯涅尔峰强度转化为尘埃盘中冰粒的结晶度的公式，并分析了HD 181327尘埃盘的结晶度为10-20%，以及d216-0939原行星盘的结晶度为约50%。
2026-05-19 astro-ph.EP
JWST Reveals Spectral Tracers of Recent Surface Modification on Europa
本研究利用JWST NIRSpec高信噪比数据，在木卫二南纬Tara和Powys Regiones发现3.1微米结晶H2O冰Fresnel峰及4.38微米13O2特征，揭示了持续热结晶与表面垂直分层现象。
2025-04-07 astro-ph.EP
The abundance and thermal history of water ice in the disk surrounding HD142527 from the DIGIT Herschel Key Program
原行星盘中冰的存在与否对行星的形成具有重要意义。冰通过增加固体表面密度和增加粘附效率，催化了星子的快速形成，缩短了巨行星核吸积的时间尺度。目的：分析Herbig星HD~142527外盘的组成。我们重点关注水冰的成分，但也分析了之前提出的矿物质的丰度。方法：我们提出了新的赫歇尔远红外光谱和重新减少的档案数据从红外空间天文台（ISO）。我们使用全三维辐射转移来模拟圆盘以获得圆盘结构。此外，我们使用光学薄分析的外盘光谱，以获得坚定的约束的尘埃成分的组成。结果：HD~142527周围的水冰盘中含有大量的结晶水冰。我们确定了外盘（即超过130\，AU）的水冰的局部丰度。重新还原的ISO光谱与先前公布的光谱有很大不同，但在它们共同的波长范围内与新的赫歇尔光谱相匹配。特别是，我们没有检测到任何显着的贡献，从碳酸盐或含水硅酸盐，与以前的索赔。结论：在外盘中检测到的水冰的量需要$\sim80\,$\ %的氧原子。这与外太阳系、彗星和稠密星际云中的水冰丰度相当。水冰是高度结晶的，而我们检测到它的温度太低，无法在相关的时间尺度上使水结晶。我们讨论了这一发现的影响。
2016-06-23 astro-ph.EP
Measuring temperature and ammonia hydrate ice on Charon in 2015 from Keck/OSIRIS spectra
在这项工作中，我们研究了纵向（纬向）变化的H $_2$ O和氨（NH $_3$）水合物冰在Charon表面上通过分析的1.65 $μ$ m和2.21 $μ$ m的吸收特征，分别。这里展示的近红外光谱是在2015-07-14和2015-08-30 UT之间用凯克I号上的OSIRIS积分场光谱仪获得的。通过Hbb（1.473-1.803 $μ$ m）和Kbb（1.965-2.381 $μ$ m）滤波器获得以六个不同子观测者为中心的光谱。将高斯函数拟合到上述条带以获得关于条带中心、条带深度、半峰全宽和条带面积的信息。1.65 $μ$ m随温度变化的谱带中心的移动被用来计算H $_2$ O冰的温度。在冥卫一表面可观测部分的冰的平均温度为45 $\pm$ 14 K，我们报告整个表面的温度没有统计学上的显着变化。我们假设水冰的结晶和非晶相在3.5 Gyr前达到平衡，热重结晶平衡了辐射非晶化的影响。我们不认为冰火山作用是解释冥卫一表面结晶水冰存在的必要条件。在12 $^{\circ}$和290 $^{\circ}$之间检测到氨物质的吸收，与新视野的结果一致。氨通过岩石地幔和上层水冰的持续扩散是维持其存在于冥卫一表面冰中的一种可能机制。经大地和太阳吸收校正的简化冥卫一光谱可作为补充在线材料。
2016-12-02 astro-ph.EP
Complex Water Ice Mixtures on NII Nereid: Constraints from NIR Reflectance
海卫三是海王星的第三大卫星，位于一个不规则的轨道上，是该系统中唯一一颗可以用当代地球望远镜进行光谱表征的外部卫星（除了海卫一）。我们报告了我们的研究结果的光谱特性的海蛞蝓使用其反射光谱从0.8-2.4 $μm$，提供了第一次测量范围为0.8-1.4 $μm$。我们检测到的结晶水冰的光谱吸收特征与以前的测量结果非常一致。我们发现，模型拟合的简单的亲密的混合物，包括水冰不提供同时匹配的吸收带深度在1.5和2.0 $μm$占光谱连续。可能的解决方案包括调用一个更复杂的连续体，包括结晶和无定形水冰，并允许亚微米尺寸的颗粒。我们发现，混合物，包括磁铁矿和CM 2球粒陨石Murchison提供了一个灵活的框架，解释光谱变化的机构与中性倾斜光谱，如海仙女座。特别是磁铁矿提供了一个很好的匹配光谱连续，而不需要存在的Tholin类有机物。我们注意到，碳质方解石及其成分可能是外太阳系天体非冰成分的有用类似物，这与弗雷泽等人（2019）的最新发现一致。与天王星的大型TNO和卫星的光谱比较表明，海卫二的低反射率、深水带和中性色与许多其他冰质天体不同，但这种比较受到对$\sim$ 100公里大小的冰质天体光谱变化的不完全理解的限制。
2021-06-22 astro-ph.EP
Spatial distribution of water ice in the protoplanetary silhouette disk d216-0939
Kiel University（基尔大学）；Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Max Planck Institute for Astronomy（马克斯·普朗克天文学研究所）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）
本研究利用JWST观测数据，通过3D MCRT模拟结合HST数据，确定原行星盘d216-0939雪线外尘埃含5.4%结晶水冰，需物质向外传输，散射与热尘埃发射对水冰吸收区域总流量贡献显著。
2026-10-06 astro-ph.EP
Electron-induced chemistry and sputtering of volatile species from amorphous and crystalline water ice
本研究通过低于2 keV电子辐照实验测量非晶态与晶态水冰中多种挥发物的溅射产额，发现晶态冰产额更低，且相关物种每keV产额随能量升高而下降。
2025-02-18 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.space-ph
Electron Irradiation of Crystalline Nitrous Oxide Ice at Low Temperatures: Applications to Outer Solar System Planetary Science
本研究在20–60 K范围内用2 keV电子辐照晶态N2O冰，系统揭示温度对N2O辐解破坏及七种产物生成G值的影响，为外太阳系固相辐射化学提供实验依据。
2024-11-18 astro-ph.EP cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Influence of the ice structure on the soft UV photochemistry of PAHs embedded in solid water
多孔非晶态固体水中的多环芳烃（PAHs）的紫外光反应性长期以来一直被认为可以形成氧化的光产物和光碎片。本研究的目的是研究冰的结构对反应性的影响，在软紫外线照射条件下。多环芳烃与非晶态固体水（多孔和致密）和结晶（立方和六方）冰的混合物在高真空室中制备，并使用汞灯照射长达2.5小时。结果表明，含氧多环芳烃的生产是有效的，只有在无定形水冰，而破碎可以发生在无定形和结晶冰。我们的结论是，反应性是由PAH-水的相互作用，在有利的几何形状，特别是悬挂键可在孔隙的表面。这些结果表明，形成的含氧多环芳烃分子是最有可能发生在星际环境中的多孔（或紧凑）非晶态固体水，这种反应性可能会大大影响库存的陨石中的芳烃。
2020-10-14 astro-ph.EP physics.chem-ph
The Blinking Crystallinity of Europa: A Competition between Irradiation and Thermal Alteration
本文利用LunaIcy多物理场模型模拟木卫二热结晶与辐射非晶化的长期竞争，首次给出随深度变化的结晶度剖面和全球结晶度图，并预测最高35%的季节性结晶比例波动。
2025-05-14 astro-ph.EP
Constraining the detectability of water ice in debris disks
水冰对生命的进化和保存很重要。因此，确定碎片盘中水冰的分布是天体生物学领域的一大兴趣。此外，冰尘颗粒预计将在整个行星形成过程中发挥重要作用。然而，目前可用的观测只能得出关于碎片盘中存在水冰的弱结论。我们调查它是否是可行的，在典型的碎片磁盘系统检测水冰。我们考虑到以下冰的破坏机制：冰的升华，通过星子碰撞产生尘埃，紫外线明亮的中央恒星的光溅射。我们考虑了由无定形冰、结晶冰、星状硅酸盐和真空包裹体组成的各种形状的冰尘混合物颗粒。利用有效介质理论，即Maxwell-Garnett规则，计算了非均匀冰尘混合物的光学性质。随后，我们产生了合成碎片盘可观的，如光谱能量分布和空间分辨热再发射和散射光强度和偏振图与我们的代码DMS。我们发现，突出的$\sim$ 3 $μ\rm{m}$和44 $μ\rm{m}$水冰功能可以潜在地检测到在未来的观测碎片盘与詹姆斯韦伯太空望远镜和空间红外望远镜的宇宙学和天体物理学。我们表明，冰的升华，星子之间的碰撞，和紫外线源引起的光溅射显然会影响碎片盘系统的观测外观。此外，高度多孔的冰倾向于产生大约3 $μ\rm{m}$的高度偏振的辐射。最后，冰的生存线的位置是由各种尘埃属性，如冰与尘埃的分数比，冰的物理状态，和冰粒的孔隙度。
2019-08-20 astro-ph.EP
Survivability of Amorphous Ice in Comets Depends on the Latent Heat of Crystallization of Impure Water Ice
本研究通过一维热演化模拟发现，彗星中非晶冰的存活深度显著依赖于不纯水冰结晶的潜热，负潜热（吸热）条件下的非晶冰幔深度比正潜热（放热）情况大数倍，揭示了彗核冰结晶度分布对潜热的依赖性。
2023-12-30 astro-ph.EP
Probing dynamical processes in the planet forming region with dust mineralogy
我们提出了赫歇尔空间天文台PACS光谱的GQ Lup，一个原行星盘在狼疮恒星形成区。通过对0.3μm ~ 1.3mm的SED拟合，我们建立了该系统的温度和密度结构的自洽模型，发现虽然该系统已有300万年的历史，但其尘埃并未沉降到中平面。该磁盘具有径向梯度的硅酸盐粉尘的组成和粒度，与大的无定形颗粒在上层的内盘和增强的亚微米，在外盘的晶粒。我们在63μm附近的Herschel PACS B2 A波段检测到过量的发射，并将其与{ \sim }15至70μm结晶水冰粒的组合进行建模，这些冰粒的尺寸分布与冰再冷凝增强的颗粒生长一致，质量分数为太阳系的一半。结晶水冰和硅酸盐在外盘的组合暗示了盘宽加热事件或星子碰撞。如果得到证实，这将是赫歇尔首次探测到水冰。
2012-09-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
JWST Reveals Refractory-Rich Water Ice in Interstellar Comet 3I/ATLAS: Evidence for a Continuum of Grain Properties across Protoplanetary Disks
Southwest Research Institute（西南研究院）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；Catholic University of America（美利坚天主教大学）；Auburn University（奥本大学）；Universität Bern（伯尔尼大学）
JWST观测星际彗星3I/ATLAS，发现其富含耐火材料的水冰聚集体，连接了太阳系彗发与海王星外天体，表明原行星盘冰颗粒性质存在连续谱。
2026-09-18 astro-ph.EP astro-ph.GA
Diagnostic value of far-IR water ice features in T Tauri disks
本文研究了如何利用水冰的远红外特征来推断金牛座T星周围的盘的性质和水冰的热历史。我们探索的权力，未来的观测与SOFIA/HIRMES和SPICA的建议远红外仪器SAFARI。一系列详细的辐射转移磁盘模型周围的一个代表性的金牛座T星被用来调查如何在45和63微米的远红外水冰功能的变化与关键磁盘属性：磁盘大小，晶粒大小，磁盘尘埃质量，尘埃沉降，和冰的厚度。此外，设计了一系列的模型来计算水冰在盘内的预热、直接沉积和冷却情况下的水冰排放特征。从磁盘表面的冰粒光解吸减弱中红外线水冰功能的因素4-5。远红外水冰发射特征起源于10-100 au距离处的圆盘状表面雪线处的小颗粒。除非盘中缺少该储液器（例如，具有大腔的过渡盘），否则特征强度不变。大于10微米的颗粒对特征没有贡献。颗粒沉降（使用湍流描述）对冰特征强度的影响最多为15%。冰功能的强度与磁盘尘埃质量和水冰分数的颗粒，但饱和的尘埃质量大于1.e-4 Msun和冰地幔，增加尘埃质量超过50%。水冰的各种热历史在特征的形状（结晶/非晶）以及45微米特征的峰值强度和位置上留下印记。SOFIA/HIRMES只能探测到比我们的标准金牛座T盘模型在深度曝光（1小时）中模拟的强得多的结晶冰特征。SPICA/SAFARI可以在短时间曝光（10分钟）内检测到我们标准的金牛座T盘模型中的典型冰特征。（略）
2018-04-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Phase and morphology of water-ice grains formed in a cryogenic laboratory plasma
该研究发现在低温弱电离等离子体中注入水蒸气可自发形成悬浮冰颗粒，其具有纺锤状分形结构并随时间生长，通过FTIR光谱和Mie散射理论分析其相态组成与尺寸，证实核化由离子催化，且其性质与原行星盘天体物理冰相似。
2024-04-25 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Pressure-induced desalting of NaCl-bearing ice VII: A compositional filter in water-rich planets
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Sorbonne Université（索邦大学）；Paul Scherrer Institute (PSI)（保罗谢尔研究所）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；Nantes Université（南特大学）
研究发现含NaCl冰VII可在特定热力学路径下形成，并在5.1 GPa减压时排出盐分，其密度特性影响富水行星的化学交换，揭示路径依赖的盐捕获机制。
2026-10-06 astro-ph.EP cond-mat.mtrl-sci
Europa's Surface Water-ice Crystallinity and Correlations between Lineae and Hydrate Composition
木卫二的表面组成和冰火山活动的证据可以提供深入了解地下海洋的性质和组成，从而可以评估其潜在的可居住性。揭示表面处理和地下活动的一个有前途的途径是在表面上观察到的结晶和无定形水冰的相对分数，这是受温度，带电粒子轰击，气相沉积和冰火山活动的影响。在木卫二的前半球上观察到的结晶度不能单独通过热物理和粒子通量模型来再现，这表明可能有其他过程影响表面。我们进行了光谱混合分析的高光谱图像立方体从伽利略近红外测绘光谱仪（NIMS），以确定如何表面结晶度的物理处理在高空间分辨率尺度的影响。我们特别关注两个图像立方体，靠近赤道的15e015和靠近南极的17e009，两者都在领先的半球上。我们进行了非负最小二乘光谱混合分析，揭示了非冰的组成和水冰结晶度的表面。我们发现，无定形水冰占主导地位的光谱在赤道和南极。我们估计15e015 NIMS立方体内的平均结晶度约为35%，17e009 NIMS立方体内的平均结晶度约为15%，这与基于地面的光谱学推导的堆积一致。我们还确定了相关的硫酸镁，氯化镁，和水合硫酸与线和脊，这可能会提供证据的表面处理涌升地下材料。
2022-02-15 astro-ph.EP
How to link the relative abundances of gas species in coma of comets to their initial chemical composition ?
彗星的化学成分通常被认为是直接由对彗发中挥发性分子丰度的观测提供的。目前的工作旨在确定彗发的化学成分，挥发性分子的放气轮廓和内部化学成分之间的关系，以及核的水冰结构，和彗星的物理假设。为此，我们开发了一个彗星核的准3D模型，该模型考虑了所有的相变和水冰结构（无定形，结晶，包合物，以及它们的混合物）;我们已经将此模型应用于彗星67 P/Churyumov-Gerasimenko，罗塞塔任务的目标。我们发现，挥发性分子的放气配置文件是一个强有力的指标的物理和热性质（水冰结构，热惯性，丰度，分布，物理分化）的固体核。昼夜变化的生产率的物种有助于区分笼形结构从其他水冰结构的核，这意味着不同的热力学条件的彗星冰形成的原行星盘。从核内部释放的挥发性分子的相对丰度（相对于H2O）随着到太阳的距离、物种的挥发性、它们在捕获态和凝聚态之间的丰度和分布、水冰的结构、热惯性和其他物理假设（尘埃地幔，.）在原子核上。
2014-10-24 astro-ph.EP
Laboratory Evidence that Methanol-Rich Ice Mantles Lower Methyl Formate Binding Energies
University of Virginia（弗吉尼亚大学）；The Hague University of Applied Sciences（海牙应用科学大学）
本研究通过实验室脱附实验证明，甲酸甲酯在甲醇冰上的结合能低于水冰，解释了其在低温下提前释放，支持两步热脱附机制。
2026-09-24 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
Micrometer-Sized Water Ice Particles for Planetary Science Experiments: Influence of Surface Structure on Collisional Properties
模型和观测表明，雪线上和雪线以外的冰粒聚集在行星形成的最早阶段占主导地位，因此许多实验室研究都是如此。然而，原行星盘中的压力-温度梯度意味着冰不断地被加工，经历不同固相和气相之间的相变。关于冰粒子本身的性质是否决定了碰撞结果，以及碰撞实验如何有效地再现原行星环境中的条件，仍然存在着悬而未决的问题。以前的实验经常得出明显矛盾的碰撞结果，只有在$\approx$ 210 K以上的温度依赖性设置同意。通过利用NIMROD中子散射仪器的独特功能，我们表征了碰撞实验中使用的冰颗粒的体积和表面结构，并研究了这些结构如何在约30毫巴的恒定压力下随温度变化。我们的冰粒是在液氮下形成的，当它们从103 K加热到247 K时，会经历结晶冰相、升华、烧结和表面预熔化的变化。扩散表面层的厚度从$\approx$ 10增加到$\approx$ 30埃（$\approx$ 2.5到12个双层）证明在高于$\approx$ 210 K的温度下分子迁移率增加。由于没有其他变化与碰撞结果的温度趋势联系在一起，我们得出结论，在这些温度下，表面预熔化现象在碰撞实验中起着关键作用。因此，压力-温度环境对碰撞结果的影响可能比以前认为的更大。
2017-10-06 astro-ph.EP
Detections of trans-Neptunian ice in protoplanetary disks
我们提出了赫歇尔空间天文台PACS光谱的金牛座T星，在其中我们检测到无定形和结晶水冰的功能。利用辐照的吸积盘模型，我们确定了每个系统的盘结构和冰丰度。结合冰特征强度和盘大小的模型独立比较和模型冰位置的详细分析，我们估计冰发射区在盘半径> 30 AU，与原始柯伊伯带一致。在垂直方向上，冰在光解吸带以下释放的最多，这与赫歇尔对冷水蒸气的观测一致。结晶水冰出现在盘的位置a）比它的结晶温度低，b）它应该在约100万年内重新非晶化，这表明局部生成正在发生;最可能的原因似乎是微陨石撞击或星子碰撞。基于简单的测试与UV模式和不同的冰分布，我们认为，SED形状从20到50微米可能探测的位置的水冰雪线在磁盘上层。该项目是对彗星冰库空间结构的首批太阳外探测之一，彗星冰库被认为是向类地行星输送水的水库。
2014-11-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hybrid approach predicts a lower binding energy for benzene on water ice
本文计算了苯与质子有序结晶水冰（XIh）的高精度结合能，发现新值（4050 K）较文献常用值低近一半，导致AGB外流中气相苯消耗减少且原行星盘雪线外移，与JWST观测一致。
2024-06-27 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The role of absorption and scattering in shaping ice bands. Spatially-resolved spectroscopy of protoplanetary disks
本文利用MCFOST辐射转移模拟首次研究原行星盘中水冰带随观测视角和盘内位置的变化，发现吸收与散射平衡可使带极小值波长偏移达0.17 μm，对空间分辨冰光谱建模具有重要影响。
2025-03-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Infrared spectroscopy of clathrate hydrates for planetary science: the ethylene case
碳氢化合物在太阳系物体（包括彗星、海王星外物体、行星及其卫星）的气态或固态中被观察到。在这些环境中存在水冰的情况下，可以形成含烃的笼形水合物。在笼形水合物中，客体分子被困在不同大小的结晶水笼中，这一阶段用于行星（子）表面或冰冷物体（如彗星）的模型。必须记录存在的相态、烃类物质丰度的潜在估计、不同相中烃类物质的光谱行为，以提供参考光谱，用于与远程观测进行比较。在这项研究中，我们显示了特定的笼乙烯签名，与频带相似的位置，但从纯乙烯冰光谱转移。它们在位置和宽度上都表现出明显的温度依赖性。一些振动模式在红外线与水冰笼的相互作用被激活。
2021-04-14 astro-ph.EP astro-ph.IM
The characterisation of water ice in debris discs: implications for JWST scattered light observations
本研究模拟水冰参数对不同光谱型恒星碎屑盘散射光外观的影响，并为 JWST 滤光片选择与冰相、温度及粒径约束提供观测策略。
2024-08-06 astro-ph.EP astro-ph.IM
Laboratory experiments on the sublimation of methane through ice dust layers and applications to cometary activity
本研究通过实验室模拟彗星环境，考察CH4在无定形固态水及茚覆盖层下的升华行为，揭示水冰结构转变对挥发物解吸的控制作用。
2023-07-12 astro-ph.EP astro-ph.IM
Laboratory Experiments on the Radiation Astrochemistry of Water Ice Phases
水（H2O）冰是宇宙中无处不在的组成部分，已经在各种星际和太阳系环境中检测到，其中辐射在其物理化学转变中起着重要作用。虽然H2O天体物理冰类似物的辐射化学已经得到了很好的研究，但不同固相的直接和系统的比较很少，通常仅限于两相。在这篇文章中，我们描述了一个深入的研究结果的2 keV电子辐照的非晶态固体水（ASW），限制无定形冰（RAI）和立方（Ic）和六方（Ih）结晶相在20 K，以进一步揭示任何潜在的辐射物理和化学的依赖于冰的固相。中红外光谱分析的四个调查水冰相显示，电子辐射的RAI，Ic，和Ih相导致其非晶化（后者经历的过程更缓慢），而ASW进行压缩。作为辐照的结果产生的过氧化氢（H2O2）的丰度也被发现各相之间的变化，与产量是最高的辐照ASW。这一观察结果是几个因素的累积结果，包括ASW中增加的孔隙率和晶格缺陷数量，以及其较不广泛的氢键网络。我们的研究结果具有天体物理学意义，特别是关于富含H2O的冰冷星际和太阳系天体暴露于辐射场和温度梯度。
2022-06-23 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
