Моделирование распыления ледяных поверхностей под воздействием ионов

С помощью компьютерного моделирования проведен статистический анализ существующих моделей для расчета коэффициентов распыления ледяных поверхностей под воздействием ионов H , а также получены численные значения коэффициентов распыления в широком диапазоне энергии воздействующего иона и их доверительные интервалы. Установлено, что наименее чувствительной к вариации параметров является аппроксимационная модель (Fama и др., 2008) с рассчитанным доверительным интервалом ±20. Рассчитаны коэффициенты распыления водяного льда (р = 0.94, T = 80 K) под воздействием ионов H в диапазоне энергии от нескольких эВ до 10 кэВ и проведена верификация полученных результатов с экспериментальными данными. Показано, что максимальный коэффициент распыления равен 0.9 H2O/ион при энергии налетающих ионов H 200 эВ. Моделирование зависимости коэффициентов распыления молекул H2O от температуры ледовой поверхности показало, что в интервале температур 40–100 K вариации величины коэффициента распыления малы. С ростом температуры поверхности увеличивается и коэффициент распыления. В максимуме распределения при T = 40–100 K коэффициент распыления Y(E = 200 эВ) = 0.9 H2O/ион, при T = 200 K – 1.1 H2O/ион. Проведено моделирование распределения по кинетической энергии распыленных молекул H2O и атомов H и O в диапазоне энергий 1–100 кэВ налетающих ионов H . Полученные результаты могут быть использованы для моделирования изменения изотопного состава экзосферы спутников Юпитера в процессе распыления. Рассчитанные соотношения коэффициентов распыления изотопов H, D и 18O, 16O с поверхности для спутников Юпитера (Европа, Ганимед, Каллисто) под воздействием ионов H в диапазоне энергии от нескольких эВ до 10 кэВ равны (1.7 ± 0.3) ? 10-5 и 0.18 ± 0.03 соответственно. Полученные соотношения отличаются от исходных изотопных на поверхности спутников Юпитера. Установлено, что это отличие значимое и может приводить к перераспределению изотопов на поверхности спутников Юпитера. Показано, что изменение изотопного соотношения D/H на поверхности спутников Юпитера зависит от величины плотности потока облучаемых ионов.