La viabilidad del hielo amorfo en los cometas depende del calor latente de cristalización del hielo de agua impura

Los cometas tendrán hielo amorfo en lugar de hielo cristalino durante su período de acreción. El hielo del cometa contiene algunas impurezas que controlan el calor latente de la cristalización del hielo, Lcry.

Sin embargo, todavía existe controversia sobre si el proceso de cristalización es exotérmico o endotérmico. En este estudio, realizamos simulaciones unidimensionales de la evolución térmica de cometas de un tamaño kilométrico y estudiamos el efecto del calor latente. Descubrimos que la profundidad a la que puede sobrevivir el hielo amorfo depende en gran medida del calor latente de cristalización del hielo. Suponiendo un radio del cometa de 2 km, la profundidad del manto de hielo amorfo es de unos 100 m cuando el calor latente es positivo (es decir, el estado exotérmico con Lcry=+9×104 J/kg).

Por el contrario, cuando consideramos hielo impuro que representa el estado endotérmico con Lcry=−9×104 J/kg, la profundidad del manto de hielo amorfo puede exceder 1 km. Aunque nuestros resultados numéricos indican que estas profundidades dependen del tamaño y la edad de acreción de los cometas, la profundidad en un cometa con calor latente negativo es varias veces mayor que en el caso positivo para un tamaño de cometa determinado. Este trabajo indica que la distribución espacial de la cristalización de hielo en los núcleos de los cometas depende del calor latente, que puede diferir de estimaciones anteriores asumiendo hielo de agua pura.

Sota Arakawa, Shigeru Wakita

Comentarios: 15 páginas, 10 números. Aceptado para publicación en PASJ
Temas: La Tierra y la astrofísica planetaria (astro-ph.EP)
Citar como: arXiv:2401.00231 [astro-ph.EP] (O arXiv:2401.00231v1 [astro-ph.EP] para esta versión)
Día de entrega
De: Sota Arakawa
[v1] Sábado 30 de diciembre de 2023 a las 13:44:23 UTC (6535 KB)
https://arxiv.org/abs/2401.00231
Astrobiología