Caracterización de análogos de granos cósmicos formados a baja temperatura a partir de pequeños precursores de hidrocarburos en la instalación COSmIC de NASA Ames

Aquí, presentamos los resultados del primer análisis ex situ en fase sólida de análogos de granos cósmicos producidos a baja temperatura (<200 K) en la Cámara de Simulación Cosmica de NASA Ames (COSmIC) a partir de pequeños precursores de hidrocarburos, metano (CH4) y acetileno (C2H2), sembrado en una expansión de chorro supersónico de argón y sometido a una descarga de plasma. Las reacciones químicas inducidas por plasma, iniciadas entre las moléculas precursoras y sus fragmentos atómicos y moleculares, radicales e iones, producen moléculas más grandes y, finalmente, partículas sólidas que se recogen in situ en condiciones controladas. Se utilizaron imágenes de microscopía electrónica de barrido (SEM) para proporcionar información sobre la morfología y la estructura de crecimiento de los granos producidos en COSmIC, y para investigar cómo los precursores utilizados para producir los granos afectan estos parámetros. Este estudio SEM ha demostrado que en condiciones experimentales idénticas con parámetros físicos y químicos fijos (densidad del precursor, temperatura, energía y tiempo de reacción), los precursores más pesados ​​en la mezcla inicial producen granos más grandes y en mayor cantidad, muy probablemente como resultado de un química más compleja: la mayoría de los granos producidos en el Ar / CH4 (95: 5) la mezcla de gases varió de 15 a 385 nm de diámetro con una densidad promedio de 2.1 granos μmetro−2, mientras que los granos producidos en el Ar / C2H2 (95: 5) la mezcla de gases varió de 40 a 650 nm con una densidad de 3,5 granos μmetro−2. También se observaron cambios en la morfología, con granos producidos a partir de acetileno (C2H2) precursores que tienden a ser más esféricos que los granos producidos a partir de metano (CH4) precursores. Este cambio en la morfología podría estar asociado con diferentes etapas de formación del crecimiento a baja temperatura desde un crecimiento más “plano” al principio, seguido de la coagulación en partículas más esféricas. Este estudio demuestra que la configuración experimental COSmIC se puede utilizar para investigar la formación de granos de carbono a partir de pequeños precursores moleculares en fase gaseosa a baja temperatura (<200 K), es decir, bajo un régimen de temperatura que es representativo de la zona de condensación del polvo y la región exterior de envolturas circunestelares.

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