Simulating the diffusion of hydrogen in amorphous silicates: A ‘jumping’ migration process and its implications for solar wind implanted lunar volatiles

扩散 无定形固体 分子动力学 材料科学 航程(航空) 化学物理 太阳风 原子扩散 俘获 Atom(片上系统) 氢原子 分子物理学 原子物理学 化学 物理 热力学 等离子体 计算化学 结晶学 复合材料 生态学 有机化学 烷基 量子力学 生物 计算机科学 嵌入式系统
作者
Liam S. Morrissey,D Pratt,W. M. Farrell,O. J. Tucker,Sam Nakhla,R. M. Killen
出处
期刊:Icarus [Elsevier BV]
卷期号:379: 114979-114979 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.icarus.2022.114979
摘要

We use molecular dynamics (MD) simulations to better explain the movement of atomic hydrogen in amorphous silica and quantify the planetary science implications of these findings. Previous MD simulations had a large range of predicted values and did not agree well with experiment. Our simulations sample atomic motion for a longer duration and consider a wider range of temperatures than previous simulations. In contrast to constant atomic motion, the hydrogen atoms were shown to undergo random intermittent jumps from one oxygen atom to another, the number of which increase with temperature. Predicted diffusion coefficients had a better agreement to experimental values than previous MD simulations, suggesting the importance of longer simulation durations for better statistics. The low activation energy and jumps observed at lunar temperatures do not support the theory of diurnal variations in OH content for an undamaged amorphous silica surface. Instead, we conclude that energetic solar wind impacts can induce two competing atomic hydrogen motion processes in the exposed surface: A prompt effect that induces jumps in the temperature spike volume, but also a long-term effect of damage in the structure that traps atomic hydrogen. We then use SDTrimSP to quantify the damage created during exposure and MD to demonstrate the H retention and trapping near these defects. Damage was shown to be dependent on impact energy, with defects easily retaining implanted hydrogen. MD results like those presented herein on unweathered surfaces are therefore most relevant to magnetic anomalies. As a result, we demonstrate the importance of lunar volatile models to account for the damage state of the substrate when modelling hydrogen diffusion, retention, and subsequent OH/water production.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
妮儿发布了新的文献求助10
1秒前
北风应助小天采纳,获得10
3秒前
充电宝应助望海潮采纳,获得10
6秒前
li发布了新的文献求助10
12秒前
FXT完成签到 ,获得积分10
14秒前
14秒前
沉醉的中国钵完成签到 ,获得积分10
16秒前
16秒前
orixero应助不如看海采纳,获得10
19秒前
20秒前
Colossus发布了新的文献求助10
21秒前
25秒前
26秒前
文昊完成签到,获得积分10
27秒前
乐观的雁兰完成签到,获得积分10
27秒前
27秒前
克拉斯完成签到,获得积分10
28秒前
29秒前
科研通AI5应助斯文的夜雪采纳,获得100
31秒前
dyh发布了新的文献求助10
32秒前
32秒前
不如看海发布了新的文献求助10
32秒前
望海潮发布了新的文献求助10
34秒前
34秒前
Jun完成签到 ,获得积分10
34秒前
39秒前
44秒前
英俊的铭应助LIJINGGE采纳,获得10
45秒前
爆米花应助LIJINGGE采纳,获得10
45秒前
一路狂奔等不了完成签到 ,获得积分10
46秒前
48秒前
50秒前
周少完成签到,获得积分10
50秒前
李二牛完成签到,获得积分20
51秒前
张艺完成签到,获得积分10
53秒前
佰斯特威应助科研通管家采纳,获得10
56秒前
冰魂应助科研通管家采纳,获得20
56秒前
wanci应助科研通管家采纳,获得10
56秒前
失眠醉易应助科研通管家采纳,获得10
56秒前
56秒前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 2000
Encyclopedia of Geology (2nd Edition) 2000
105th Edition CRC Handbook of Chemistry and Physics 1600
Maneuvering of a Damaged Navy Combatant 650
Периодизация спортивной тренировки. Общая теория и её практическое применение 310
Mixing the elements of mass customisation 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3778778
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3324343
关于积分的说明 10218037
捐赠科研通 3039436
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1668089
邀请新用户注册赠送积分活动 798545
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 758437