Distribution of dust ejected from the lunar surface into the Earth-Moon system
目标。月球大气和尘埃环境探测器飞行任务上的月球尘埃实验探测到月球周围有一个不对称的尘埃云。我们研究了地月系统中逃逸出月球的颗粒的动力学及其构型。方法.我们使用一个合理的初始喷出物分布和大规模生产率喷出的尘埃。在动力学模型中考虑了太阳辐射压力和月球、地球和太阳的引力等各种力，并对尘埃粒子的运动轨迹进行了直接的数值积分。最终状态，平均寿命跨度，和逆行颗粒的分数作为粒子尺寸的函数进行计算。通过长期模拟得到了地月系统中的数密度分布。结果平均寿命取决于尘埃颗粒的大小，在$1\, \mathrm{μm}$和$10\, \mathrm{μm}$之间的大小范围内，平均寿命迅速增加。关于${3.6\times10^{-3}\,\mathrm{kg/s}}$（$\sim2\%$）从月球表面喷射出的粒子逃脱了月球的引力，它们在地球和月球之间形成了一个在$[10\,R_\mathrm{E},50\,R_\mathrm{E}]$范围内的非对称环面，该环面向太阳方向偏移。地月系统中有相当数量的逆行粒子。
2022-04-03 astro-ph.EP physics.space-ph
Circumplanetary disk ices. I. Ice formation vs. viscous evolution and grain drift
木星的巨大冰质卫星形成于一个环行星盘（CPD）中。CPD由下落的星周气体和尘埃供给，这些气体和尘埃可能在吸积或升华时被冲击加热，同时通过光学薄间隙。然后，吸积的物质要么被合并到卫星上，要么落入行星，要么在相对较短的时间尺度内消失在盘边缘之外。如果冰在CPD上的吸积过程中升华，我们知道它们必须有足够的时间重新凝聚，否则像木卫三或木卫四这样的卫星就不会形成。形成足够冰冷的固体的化学时间尺度对CPD的动力学行为和性质提出了新的约束。我们使用辐射热化学程序ProDiMo来分析CPD中径向冰丰度的演变。我们考虑不同的初始化学条件的磁盘，探索下落的材料被继承的拱星盘或被重置为原子条件的冲击加热的后果。我们对比了冰形成的时间尺度与粘性演化和径向尘埃漂移。水冰可以在CPD中从最初的原子条件非常有效地形成，因为很大一部分在不到1年的时间内有效地重新沉积在尘埃颗粒上。颗粒径向漂移的时间尺度一般比颗粒上的冰形成的时间尺度长。对于$L_* < 10 $ L $_{\odot}$来说，当穿过5天文单位的光学薄的星周盘间隙时，尺寸为$a < 3$ mm的冰质颗粒保留了它们的冰质地幔。三体反应在CPDs致密中面条件下水的形成过程中起着重要作用。CPD中平面必须在相对于拱星盘的10-50倍的尘埃中耗尽，以产生具有冰冷的伽利略卫星的冰与岩石比率的固体。CPD雪线没有被抹去的径向颗粒漂移，这是一致的组成梯度的伽利略卫…
2022-08-23 astro-ph.EP
Extremely $^{54}$Cr- and $^{50}$Ti-rich presolar oxide grains in a primitive meteorite: Formation in rare types of supernovae and implications for the astrophysical context of solar system birth
我们报告了19个前太阳氧化物颗粒的Orgueil CI陨石与大量富集的$^{54}$铬，与$^{54}$铬/$^{52}$铬的比例范围从1.2到56倍的太阳值。最富集的晶粒在质量50时也表现出富集，很可能部分是由于$^{50}$ Ti，但接近正常或耗尽的$^{53}$ Cr/$^{52}$ Cr比。$^{54}$ Cr富集与晶粒尺寸之间有很强的反相关性;最极端的晶粒直径均<80 nm。同位素数据与核合成计算预测的比较表明，这些颗粒最有可能起源于稀有的高密度Ia型超新星（SNIa）或电子捕获超新星（ECSN），后者可能发生在质量为8 - 10 M $_\odot$的恒星演化的最后阶段。这是第一个证据，保存前太阳颗粒从任何类型的超新星。ECSN起源是有吸引力的，因为这些可能比高密度的SNIa发生得更频繁，它们的演化时间尺度（$\sim$ 2000万年）与分子云相当。来自ECSN的太阳母云的自污染可以解释行星材料中富含n的同位素异常的不均匀分布，包括最近报道的太阳系中Mo同位素的二分法。三种含有太阳$^{54}$ Cr/$^{52}$ Cr的颗粒，但$^{50}$ Cr或$^{53}$ Cr的异常，以及富含$^{57}$ Fe的颗粒的恒星起源尚不清楚。
2018-03-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the Impact Origin of Phobos and Deimos I: Thermodynamic and Physical Aspects
火卫一和火卫二是火星的两颗小卫星。最近的工作表明，它们可以在撞击产生的圆盘内吸积。然而，对盘的详细结构和初始热力学性质知之甚少。在本文中，我们进行高分辨率SPH模拟火星月球形成的巨大影响，也可以形成北极光盆地。这次巨大的撞击使盘状物质升温（温度约为$\sim 2000$ K），熵增加为$\sim 1500$ J K $^{-1}$ kg $^{-1}$。因此，尽管一小部分盘材料（$< 5\%$）甚至会蒸发，但盘材料应该大部分熔化。通常，一块熔融盘材料估计为米级大小，这是由于在冲击过程中由其剪切速度和表面张力调节的碎裂。盘状物质最初具有高度偏心的轨道（$e \sim 0.6-0.9$），米级碎片以高撞击速度（$\sim 3-5$ km s $^{-1}$）连续碰撞可将它们磨成$\sim100 μ$ m级颗粒。另一方面，少量蒸发的盘材料冷凝成$\sim 0.1 μ$ m尺寸的颗粒。因此，火星卫星的组成部分预计是这些不同大小的颗粒的混合物，从米级到$\sim 100 μ$ m级颗粒和$\sim 0.1 μ$ m级颗粒。我们的模拟还表明，火卫一和火卫二的组成部分包含撞击物和火星物质（至少35%），其中大部分来自火星地幔（50-150公里深;至少50%）。我们的研究结果将为计划未来的火星卫星采样返回任务提供有用的信息，例如JAXA的MMX（火星卫星探测）任务。
2017-07-31 astro-ph.EP
Presolar Grains As Probes of Supernova Nucleosynthesis
本文综述含44Ti等前太阳超新星颗粒的同位素证据，讨论超新星核合成、混合机制及陨石同位素异常的成因与未来方向。
2024-10-25 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
The lunar phases of dust grains orbiting Fomalhaut
附近恒星北落师门的光学图像显示，一个尘埃环围绕着中央恒星旋转。这种尘埃在许多方面都与太阳系的黄道尘埃相似。环显示出明显的亮度不对称性，归因于星周尘埃颗粒对中心星光的不对称散射。最近的测量表明北落师门环的亮面是远离我们的。这意味着该系统中的颗粒将大部分光向后散射，与太阳系中颗粒的前向散射性质形成鲜明对比。在这封信中，我们表明，颗粒大大大于那些占主导地位的太阳系黄道尘埃云提供了一个自然的解释明显的后向散射行为。事实上，我们看到尘埃颗粒的相位，就像我们看到月球和其他太阳系大型天体的相位一样。我们概述了如何的星子的散射行为的理论可以用来解释北落师门尘埃的属性。这表明北落师门尘埃环主要由非常大的颗粒组成。围绕北落师门运行的物质处于尘埃和微行星之间的过渡，就其光学行为而言，最好被描述为微小行星。
2010-01-04 astro-ph.EP
Role of stochastic processes in particle charging due to photoeffect on the Moon
忽略与太阳风等离子体相关的影响，光电子是唯一能在月球阳光照射下的表面产生电流的基本粒子。它们被从表层土壤中撞出，升到地表之上，然后又落了下来。因此，平均而言，在任何单位的表面积上都有一个正电荷，其大小等于飞越该面积的光电子的电荷。然而，任何小尘埃粒子的电荷都可以强烈地离散波动：一个光电子可以从粒子上撞下来，也可以被粒子重新捕获。结果是颗粒电荷的符号和大小的“随机游走”。在日出后的几分钟内，表面上几乎每个尘埃粒子都至少有一个额外或丢失的电子，粒子上积累的电荷的平均模量与“步数”（光电子的敲除/返回）的平方根成正比。因此，细粉尘颗粒的电荷模量的平均值超过可归因于该颗粒的平均表面电荷的比例几个数量级。因此，由于近表面双电荷层的电场，已经发射了足够数量的光电子的尘埃颗粒可以从表面起飞。结果表明：（i）在被照射的月球表面上，几乎有一半的尘埃颗粒至少缺少一个电子;（ii）大部分直径达100纳米的颗粒会发射几个光电子，并获得足以从表面起飞的正电荷;（iii）在表面之上有一个“沸腾层”最大厚度为几百米的尘埃，其中颗粒的平均尺寸和密度非单调地取决于海拔高度。
2016-11-01 astro-ph.EP
Dynamics and distribution of Jovian dust ejected from the Galilean satellites
本文对起源于伽利略四颗卫星的木星尘埃进行了动力学分析。尘埃粒子的高精度轨道积分被用来确定它们的动力学演化。计算中考虑了各种力，包括洛伦兹力、太阳辐射压、Poynting-Robertson阻力、太阳引力、卫星引力、等离子体阻力以及木星非球性引起的引力效应。来自每个源卫星的20，000多个尘埃颗粒的大小范围从0.05微米到1厘米，模拟了8，000年（地球），直到每个尘埃颗粒撞击一个汇（卫星，木星或逃离系统）。计算并给出了木星中心赤道惯性系中尘埃数密度的分布。在随太阳旋转的木心坐标系中，尘埃的分布是不对称的。对于某些小的颗粒尺寸，尘埃人口被转移到太阳，而对于某些较大的尺寸，尘埃人口被转移远离太阳。从每个源月球的喷出物的粒子大小的函数的平均寿命的推导，和两个急剧的跳跃的平均寿命进行了分析。研究了伽利略卫星和木星之间尘埃的输运。来自伽利略卫星的尘埃粒子的轨道大多是逆行的，而令人惊讶的是，一小部分轨道被发现主要由于太阳辐射压力和洛伦兹力而逆行。分析了轨道根数的分布。
2018-01-09 astro-ph.EP
On the charge of nanograins in cold environments and Enceladus dust
在极低能量的等离子体中，纳米颗粒的尺寸与两个电子的相互作用能等于它们的热能的距离（所谓的朗道长度）相当。在这种情况下，接近带电粒子引起的颗粒极化增加了它们的通量，并减少了充电时间尺度。此外，对于半径小于朗道长度的晶粒，电荷不再随尺寸线性减小，而是具有接近于一个电子电荷的最可几平衡值。我们给出的分析结果，可用于外太阳系的冷密行星环境中的纳米颗粒。应用于在土星卫星土卫二的羽流中观察到的纳米尘埃表明，大多数半径约为1 nm的颗粒应该携带一个电子，而其中相当大的一部分由于离子撞击而带正电。相应的静电应力会破坏较小的晶粒，这些晶粒无论如何可能不作为晶体存在，因为它们的分子数量接近结晶所需的最小值。
2013-06-10 astro-ph.EP
Charging of small grains in a space plasma: Application to Jovian stream particles
大多数空间粉尘充电过程的理论研究都将电流平衡条件视为与粒度无关。然而，对于小晶粒，因为它们经常在空间环境中观察到，预期由于次级电子发射（SEE）而依赖于晶粒尺寸。这里，术语“小”是指对于给定的初级电子能量，与典型的穿透深度相当的颗粒尺寸。这些结果与火山卫星木卫一发出的小的带电尘埃粒子的动力学有关，这些尘埃粒子形成了木星尘埃流。我们修改了小（亚微米大小）微流星体充电的理论，以考虑到高生产的次级电子的小颗粒沉浸在各向同性的电子通量。我们应用我们的模型，以获得一个改进的估计，由几个航天器检测到的尘埃流离开木星系统的收费。对于木星等离子体环境，我们推导出由NaCl（被认为是木星尘埃流颗粒的主要成分）或硅酸盐组成的颗粒的表面电位。对于小颗粒，电势取决于晶粒尺寸，并且次级电子电流引起对材料性质的敏感性。由于小颗粒效应，估计的充电时间和分数电荷波动的NaCl晶粒使用我们的一般方法SEE得到的结果定性不同的类似的估计来自传统的SEE方法。我们发现，对于本文所考虑的充电环境，场发射并不限制NaCl颗粒的充电。
2016-03-28 astro-ph.EP
Dust in the Jupiter system outside the rings
木星是行星探索的主要目标之一，木星系统中的尘埃对行星科学领域的研究人员非常感兴趣。在本文中，我们回顾了环系统外的五个尘埃种群：在伽利略卫星区域的颗粒，潜在的尘埃从木卫二的羽流，木星流粒子，粒子在木星系统的外部区域喷射的不规则卫星，特洛伊小行星区域的尘埃。描述了尘埃动力学的物理环境，包括重力、磁场和等离子体环境。对于每个人口，尘埃源的描述，并讨论了相关的扰动力。观测和模拟结果进行了审查，并显示了个别尘埃种群的分布。对木星尘埃环境的了解可以评估尘埃对航天器的危害，并描述木星卫星之间的物质交换，它们的表面特性和非冰成分的分布。
2018-08-30 astro-ph.EP
Configuration of the Martian dust rings: Shapes, densities and size-distributions from direct integrations of particle trajectories
自20世纪70年代初以来，人们一直预计，火星卫星火卫一和火卫二受到超高速行星际抛射物的撞击而喷出的颗粒会形成纤细的尘埃环。在本文中，我们进行直接的数值积分的大量尘埃粒子起源于火卫一和火卫二。在数值模拟中，作用于尘埃的最相关的力包括：火星重力与球谐函数高达5度和5阶，来自太阳，火卫一和火卫二的重力扰动，太阳辐射压力，以及坡印廷-罗伯逊阻力。为了获得环的配置，从亚微米到100微米范围内的各种粒度的模拟结果平均超过指定的初始质量分布的喷出物。我们发现，火卫一环颗粒小于约2微米占主导地位，而火卫二环主要是由尘埃在约5-20微米的大小范围。环的不对称性，数密度和几何光学深度从模拟量化。结果进行了比较，从哈勃观测推断的光学深度的上限。我们比较了以前的工作，并讨论了模型的不确定性。
2022-01-08 astro-ph.EP
Terrestrial Effects Of Nearby Supernovae In The Early Pleistocene
最近的研究结果强烈证实，多个超新星发生在距离约100 pc的地方，包括两个主要事件：一个发生在170万至320万年前，另一个发生在650万至870万年前。据说这些事件是在星际介质中挖掘本地气泡并在地球和月球上沉积60 Fe的原因。其他事件则由局部宇宙射线（CR）谱的影响来指示。鉴于这一更新和完善的图片，我们问这样的超新星是否有望对地球大气和生物群产生重大影响。在最可能的情况下，结合光子和宇宙射线效应，我们发现100 pc的超新星只能对地球生物产生很小的可见光影响，化学变化，如臭氧消耗是微弱的。然而，由于$\geq$ TeV宇宙射线的穿透，对流层电离一直到地面将在数千年内增加近一个数量级，地面和海洋上层的μ子辐射将增加20倍，这将使陆地生物的总辐射负荷增加约三倍。这种辐射与气候可能发生的变化以及癌症和突变率的增加有关。这可能与上新世-更新世边界附近的一次小规模灭绝有关，需要进一步研究其影响。
2016-06-28 astro-ph.EP astro-ph.HE physics.ao-ph
Galileo dust data from the jovian system: 2000 to 2003
伽利略号航天器在1995年12月至2003年9月期间绕木星运行。伽利略尘埃探测器在2 ~ 370 RJ（木星半径RJ = 71492 km）之间监测到了木星尘埃环境。我们目前的数据从伽利略尘埃仪器期间2000年1月至2003年9月。我们报告的数据5389粒子之间测量2000年和2003年的任务结束。21250个粒子中的大多数粒子的全套测量碰撞参量（撞击时间、撞击方向、电荷上升时间、电荷振幅等）被传送到地球的是微小的颗粒（半径约10纳米），其中大部分来自木星最里面的伽利略卫星木卫一。它们的撞击速率经常超过10分钟^-1。令人惊讶的是，2000年8月/9月，伽利略号在距离木星约280 R_J处发生了高达100 min^-1的撞击速率。尘埃排放的峰值似乎与木卫一环释放中性气体的强烈变化相吻合。强烈的变化，木卫一的尘埃通量测量的时间尺度为几天到几个星期，表明大的变化，尘埃释放从木卫一或木卫一环或两者在这样短的时间尺度。伽利略号探测到了大量更大的微米级粒子，主要位于伽利略卫星之间的区域。2003年3月，当伽利略号位于木星磁层之外，距离木星中心约350 R_J时，在4天的间隔内测量到了大量的这种较大的颗粒。在2002年和2003年两次通过木星的薄纱环，提供了第一次实际比较的现场尘埃数据从行星环的结果推断，从反相光学图像。
2009-08-07 astro-ph.EP
TEM analyses of unusual presolar silicon carbide: Insights into the range of circumstellar dust condensation conditions
陨石样品中的前太阳碳化硅（SiC）颗粒可以帮助限制富碳恒星和核心坍缩超新星的星周凝聚过程和条件。这项研究介绍了我们对来自AGB星（四个主流和一个Y颗粒）和核心塌陷超新星（三个X颗粒）的八个前太阳SiC颗粒的研究结果，这些颗粒是根据μ-拉曼光谱特征选择的，这些特征表明它们具有不寻常的非3C多型体和/或高度的晶体无序。分析透射电子显微镜（TEM），它提供了元素组成和结构信息，显示了复杂的历史的晶粒的证据。我们的TEM结果证实了非3C，2 H晶畴的存在。微量元素的不均匀性和/或亚晶粒中观察到的所有颗粒分析其组成。母星的C/O比值从0.98到大于或等于1.03不等。我们的数据表明，SiC冷凝可以在广泛的条件下发生，其中温度以外的环境因素（例如，压力、气体组成、预凝聚相上的非均质成核）起重要作用。基于先前的μ-拉曼研究，约10%的SiC晶粒可能具有受晶体缺陷、孔隙度和/或亚晶粒影响的红外（IR）光谱特征。未来对复杂SiC颗粒的亚衍射极限红外测量可能会进一步揭示这些特征中的每一个对特征性IR 11 μm SiC特征的形状和位置的相对贡献，从而改善对AGB星（如产生前太阳SiC颗粒的那些）的红外光谱的解释。
2021-05-28 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The cosmic journey of dust grains -- from nucleation to planetary system
本研究在类银河系流体动力学模拟中用示踪粒子追踪尘埃演化，揭示超新星与AGB恒星尘埃的存活、并入恒星及短寿命放射性同位素来源。
2025-09-17 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Nearby Supernova and Cloud Crossing Effects on the Orbits of Small Bodies in the Solar System
本文模拟了近邻超新星爆发和星际云穿越对太阳系小天体（奥尔特云、柯伊伯带和土星Phoebe环）轨道的影响，发现超新星可弹射小尺寸天体并扫除尘埃，且New Horizons可能观测到相关轨迹证据。
2024-10-16 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
Impact craters formed by spinning granular projectiles
本文通过DEM计算研究了旋转颗粒弹体撞击无内聚力颗粒的过程，发现降低结合应力和增大初始旋转会使弹体颗粒散布更远，导致撞击坑更平坦且坑缘和中心出现峰。
2023-11-25 astro-ph.EP physics.geo-ph
Origin and evolution of the Galactic inventories of interstellar dust and its composition
星际尘埃是星系中物质的重要组成部分。尘埃在广泛的天体物理环境中拥有其起源和再加工。为了了解不同类型星际尘埃颗粒的起源和演化，我们尝试了不同恒星环境中尘埃颗粒热力学凝聚与银河系化学演化的综合关联研究。银河系的演化是由几代恒星的恒星核合成贡献所导致的元素演化。根据演变中的银河系的元素组成，星际尘埃的主要成分的相对丰度进行了评估。其主要目的是重新分配的各种可凝聚元素在任何时代的银河系演化成各种颗粒成分，并了解其丰度演化的基础上的质量平衡形式主义。我们还进行了热力学平衡凝聚计算，以了解各种颗粒成分的恒星起源，这些成分可能携带各种恒星核合成源的同位素特征。这也许是一个新的尝试，以估计大规模的尘埃质量预算在不断发展的银河系。银河系尘埃的归一化质量预计将随着距离银河系中心的距离的增加而减少。它会随着时间的推移而增加。超新星SN Ia被预测为铁尘埃质量的最主要来源，超新星SN II+Ib/c产生氧化物和硅酸盐尘埃质量，AGB星贡献碳质尘埃质量。
2020-04-23 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Presolar Grains from Novae: Evidence from Neon and Helium Isotopes in Comet Dust Collections
陨石和行星际尘埃粒子（IDP）中的前太阳颗粒携带非太阳同位素特征，指向超新星，巨星和可能的其他恒星来源。有人认为，这些颗粒中的一些凝聚在经典新星爆发的喷出物中，但证据是模糊的。我们报告的氖和氦的成分捕获的平流层收集器飞到样品材料从彗星26 P/格里格-Skelberup和55 P/Tempel-塔特尔，指向冷凝的气体载体在喷出物的氖（ONe）新星。在这些粒子中没有可检测到的3 He表明空间暴露于最多几十年的太阳风（SW）照射，与彗星尘埃流的起源一致。测定的~ 4 He/~（20）Ne、~（20）Ne/~（22）Ne、~（21）Ne/~（22）Ne和~（20）Ne/~（21）Ne同位素比值以及~ 3 He/~ 4 He比值的下限与氖新星爆发核合成的计算结果一致。其中，独特的低4 He/20 Ne和高20 Ne/22 Ne的比例是最诊断，反映了大预测20 Ne丰度在这样的新星喷出物。彗星物质中Ne和He成分的测量值与理论预测值的对应关系是早期太阳系中存在来自新星的太阳前颗粒的证据。
2012-04-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Cosmic Dust Analyzer onboard Cassini: ten years of discoveries
行星际空间探测器卡西尼/惠更斯号经过七年的巡航阶段于2004年7月抵达土星。宇宙尘埃分析仪（CDA）自1999年以来测量了我们太阳系的行星际，星际和行星尘埃，并提供了独特的发现。1999年，CDA探测到了内太阳系的星际尘埃，随后在地球和木星之间的巡航阶段探测到了行星际尘埃颗粒的电荷。该仪器确定了来自木星卫星木卫一的行星际尘埃和纳米级尘埃流的成分。在2004年接近土星的过程中，从土星的内外环系统中检测到了类似的亚微米颗粒流，速度约为100公里/秒，并释放到行星际磁场中。自2004年以来，CDA测量了超过100万次尘埃撞击，表征了土星的尘埃环境。该仪器是2005年在土卫二南极发现活跃冰间歇泉的三个实验之一。后来，对土星E环系统中的水冰粒进行了详细的成分分析，发现了土卫二冰壳下的大量液态水（海洋）。最后，确定了尘埃与磁层的相互作用，并发现了扩展的E环（至少是预测的两倍），从而可以定义一个描述土星E环观测特性的动力学尘埃模型。本文总结了十年来成功的发现故事的基础上可靠的测量与最先进的尘埃探测器飞行在太空中，直到今天。本文重点介绍在土星上取得的巡航结果和发现，重点是通量和密度测量。
2018-02-13 astro-ph.EP physics.space-ph
