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Enregistrement W4296836449 · doi:10.5194/epsc2022-229

Ablation Rates of Organic Compounds in Cosmic Dust: Implications for Fragmentation during Atmospheric Entry

2022· preprint· en· W4296836449 sur OpenAlexaff
J. M. C. Plane, Sandy James, Benjamin J. Murray, G. W. Mann, M. Campbell‐Brown

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueAtmospheric Ozone and Climate
Établissements canadiensWestern University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésChemistryAtmospheric sciencesPhysics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Cosmic dust consists of mineral grains that are held together by a refractory organic "glue", and it has been proposed that loss of the organics during atmospheric entry can lead to the fragmentation of dust particles into sub-micron sized fragments (Campbell-Brown 2019). If this happens, there are several important implications in the Earth’s atmosphere: 1) slow-moving particles may be undetectable by radar, so that the total dust input could be considerably larger than current estimate of around 30 tonnes per day that is required to explain the measured vertical fluxes of Na and Fe atoms in the mesosphere, and the accumulation rate of cosmic spherules and unmelted micrometeorites at the surface (Carrillo-Sánchez et al. 2020, Rojas et al. 2021); 2) meteoritic fragments may freeze stratospheric droplets in the polar lower stratosphere, producing polar stratospheric clouds that cause ozone depletion (James et al. 2018); and 3) the anomalously large measured accumulation rates of meteoritic material in polar ice cores may be better explained (Brooke et al. 2017). Meteoritic fragmentation may also supply nuclei for the formation of ice clouds in other planetary atmospheres, such as Mars (Plane et al. 2018). At Leeds we have developed a new experimental system for studying the pyrolysis of the refractory organic constituents in cosmic dust during atmospheric entry (Bones et al. 2022). The pyrolysis kinetics of meteoritic fragments was measured by mass spectrometric detection of CO2 at temperatures between 625 and 1300 K. The complex time-resolved kinetic behaviour is consistent with two organic components – one significantly more refractory than the other, probably corresponding to the insoluble and soluble organic fractions, respectively (Alexander et al. 2017). The measured temperature-dependent pyrolysis rates were then incorporated into the Leeds Chemical Ablation Model (CABMOD) (Vondrak et al. 2008), which demonstrates that organic pyrolysis should be detectable using high performance large aperture radars (Bones et al. 2022). Atomic force microscopy was used to show that although the residual meteoritic particles became more brittle after organic pyrolysis, they will nevertheless withstand stresses that are at least 3 orders of magnitude higher than would be encountered during atmospheric entry. This suggests that most small cosmic dust particles (radius < 100 μm) will not fragment during entry into the atmosphere as a result of organic pyrolysis (Bones et al. 2022). However, a subset of slow-moving, low density particles with a large organic component, as observed in fresh cometary particles such as those in the coma of comet 67/P (Mannel et al. 2019), could fragment into sub-micron meteoritic particles that would survive entry. In fact, meteoritic fragments with a size distribution peaking around radius = 250 nm have been observed in the Arctic polar vortex (Schneider et al. 2021). Experiments in our laboratory show that meteoritic fragments, as well the nanometre-sized meteoric smoke particles which form from the condensation of metallic vapours produced by meteoric ablation in the upper mesosphere, are very effective ice nuclei. On Earth, these particles can facilitate the freezing of polar stratospheric cloud droplets, and may also play a role in the freezing of clouds in the middle atmospheres of Mars and Venus. Alexander C.M.O., Cody G.D., De Gregorio B.T., Nittler L.R., Stroud R.M., 2017, Chemie Der Erde-Geochemistry, 77, 227 Bones D.L., Sánchez J.D.C., Connell S.D.A., Kulak A.N., Mann G.W., Plane J.M.C., 2022, Earth Space Sci., 9, art. no.: e2021EA001884 Brooke J.S.A., Feng W.H., Carrillo-Sanchez J.D., Mann G.W., James A.D., Bardeen C.G., Plane J.M.C., 2017, J. Geophys. Res.-Atmos., 122, 11112 Campbell-Brown M.D., 2019, Planet. Space Sci., 169, 1 Carrillo-Sánchez J.D., Gómez-Martín J.C., Bones D.L., Nesvorný D., Pokorný P., Benna M., Flynn G.J., Plane J.M.C., 2020, Icarus, 335, art. no.: 113395 James A.D., Brooke J.S.A., Mangan T.P., Whale T.F., Plane J.M.C., Murray B.J., 2018, Atmos. Chem. Phys., 18, 4519 Mannel T., et al., 2019, Astron. Astrophys., 630, art. no.: A26 Plane J.M.C., Carrillo-Sanchez J.D., Mangan T.P., Crismani M.M.J., Schneider N.M., Maattanen A., 2018, J. Geophys. Res.-Planets, 123, 695 Rojas J., et al., 2021, Earth Planet. Sci. Lett., 560, art. no.: 116794 Schneider J., et al., 2021, Atmos. Chem. Phys., 21, 989 Vondrak T., Plane J.M.C., Broadley S., Janches D., 2008, Atmos. Chem. Phys. , 8, 7015

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,013
Score d'incertitude au seuil0,025

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0040,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,020
Tête enseignante GPT0,263
Écart entre enseignants0,244 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2022
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