Dust grains in the interstellar medium are known to serve as the first chemical laboratory where the rich inventory of interstellar molecules are synthesized. Here we present a study of the formation of hydroxylamine—NH2OH—via the non-energetic route NO + H (D) on crystalline H2O and amorphous silicate under conditions relevant to interstellar dense clouds. Formation of nitrous oxide (N2O) and water (H2O, D2O) is also observed and the reaction network is discussed. Hydroxylamine and water results are detected in temperature-programmed desorption (TPD) experiments, while N2O is detected by both reflection-absorption IR spectroscopy and TPD techniques. The solid state NO + H reaction channel proves to be a very efficient pathway to NH2OH formation in space and may be a potential starting point for prebiotic species in dark interstellar clouds. The present findings are an important step forward in understanding the inclusion of interstellar nitrogen into a non-volatile aminated species since NH2OH provides a solid state nitrogen reservoir along the whole evolutionary process of interstellar ices from dark clouds to planetary systems.

1.
E.
Herbst
and
E. F.
van Dishoeck
,
Annu. Rev. Astron. Astrophys.
47
,
427
(
2009
).
2.
V.
Wakelam
,
I. W. M.
Smith
,
E.
Herbst
,
J.
Troe
,
W.
Geppert
,
H.
Linnartz
,
K.
Öberg
,
E.
Roueff
,
M.
Agúndez
,
P.
Pernot
,
H. M.
Cuppen
,
J. C.
Loison
, and
D.
Talbi
,
Space Sci. Rev.
156
,
13
(
2010
).
3.
E. A.
Bergin
and
M.
Tafalla
,
Annu. Rev. Astron. Astrophys.
45
,
339
(
2007
).
4.
S. B.
Charnley
,
S. D.
Rodgers
, and
P.
Ehrenfreund
,
Astron. Astrophys.
378
,
1024
(
2001
).
5.
R. T.
Garrod
,
S. L.
Widicus Weaver
, and
E.
Herbst
,
Astrophys. J.
682
,
283
(
2008
).
6.
E. F.
van Dishoeck
,
Annu. Rev. Astron. Astrophys.
42
,
119
(
2004
).
7.
K. I.
Öberg
,
A. C. A.
Boogert
,
K. M.
Pontoppidan
,
S.
van den Broek
,
E. F.
van Dishoeck
,
S.
Bottinelli
,
G. A.
Blake
, and
N. J.
Evans
 II
,
Astrophys. J.
740
,
109
(
2011
).
8.
S. A.
Sandford
,
J.
Aléon
,
C. M. O’D.
Alexander
,
T.
Araki
,
S.
Bajt
,
G. A.
Baratta
,
J.
Borg
,
J. P.
Bradley
,
D. E.
Brownlee
,
J. R.
Brucato
 et al.,
Science
314
,
1720
(
2006
).
9.
D. T.
Halfen
,
A. J.
Apponi
, and
L. M.
Ziurys
,
Astrophys. J.
561
,
244
(
2001
).
10.
V.
Blagojevic
,
S.
Petrie
, and
D. K.
Bohme
,
Mon. Not. R. Astron. Soc.
339
,
L7
11
(
2003
).
11.
D.
McGonagle
,
L. M.
Ziurys
,
W. M.
Irvine
, and
Y. C.
Minh
,
Astrophys. J.
359
,
121
(
1990
).
12.
L. M.
Ziurys
,
A. J.
Apponi
,
J. M.
Hollis
, and
L. E.
Snyder
,
Astrophys. J. Lett.
436
,
L181
(
1994
).
13.
P. R.
Joshi
,
E. L.
Zins
, and
L.
Krim
,
Mon. Not. R. Astron. Soc.
419
,
1713
(
2012
).
14.
J. L.
Snow
,
G.
Orlova
,
V.
Blagojevic
, and
D. K.
Bohme
,
J. Am. Chem. Soc.
129
,
9910
(
2007
).
15.
N.
Nishi
,
H.
Shinohara
, and
T.
Okuyama
,
J. Chem. Phys.
80
,
3898
(
1984
).
16.
W.
Zheng
and
R. I.
Kaiser
,
J. Phys. Chem. A
114
,
5251
(
2010
).
17.
E.
Congiu
,
G.
Fedoseev
,
S.
Ioppolo
,
F.
Dulieu
,
H.
Chaabouni
,
S.
Baouche
,
J. L.
Lemaire
,
C.
Laffon
,
P.
Parent
,
T.
Lamberts
,
H. M.
Cuppen
, and
H.
Linnartz
,
Astrophys. J. Lett.
750
,
L12
(
2012
).
18.
E.
Fedoseev
,
S.
Ioppolo
,
T.
Lamberts
,
J.
Zhen
,
H. M.
Cuppen
, and
H.
Linnartz
,
J. Chem. Phys.
137
,
054714
(
2012
).
19.
L.
Amiaud
,
J. H.
Fillion
,
S.
Baouche
,
F.
Dulieu
,
A.
Momeni
, and
J. L.
Lemaire
,
J. Chem. Phys.
124
,
094702
(
2006
).
20.
J. L.
Lemaire
,
G.
Vidali
,
S.
Baouche
,
M.
Chehrouri
,
H.
Chaabouni
, and
H.
Mokrane
,
Astophys. J. Lett.
725
,
L156
(
2010
).
21.
22.
B. T.
Draine
,
Annu. Rev. Astron. Astrophys.
41
,
241
(
2003
).
23.
J. A.
Noble
,
E.
Congiu
,
F.
Dulieu
, and
H. J.
Fraser
,
Mon. Not. R. Astron. Soc.
421
,
768
(
2012
).
24.
D. A.
King
and
M. G.
Wells
,
Surf. Sci.
29
,
454
(
1972
).
25.
L.
Amiaud
,
F.
Dulieu
,
J. H.
Fillion
,
A.
Momeni
, and
J. L.
Lemaire
,
J. Chem. Phys.
127
,
144709
(
2007
).
26.
E.
Matar
,
H.
Bergeron
,
F.
Dulieu
,
H.
Chaabouni
,
M.
Accolla
, and
J. L.
Lemaire
,
J. Chem. Phys.
133
,
104507
(
2010
).
27.
H.
Chaabouni
,
H.
Bergeron
,
S.
Baouche
,
F.
Dulieu
,
E.
Matar
,
E.
Congiu
,
L.
Gavilan
, and
J. L.
Lemaire
,
Astron. Astrophys.
538
,
A128
(
2012
).
28.
G. A.
Kimmel
,
K. P.
Stevenson
,
Z.
Dohnalek
,
R. S.
Smith
, and
B. D.
Kay
,
J. Chem. Phys.
114
,
5284
(
2001
).
29.
A.
Al-Halabi
and
E. F.
van Dishoeck
,
Mon. Not. R. Astron. Soc.
382
,
1648
(
2007
).
30.
J. F.
Canty
,
E. G.
Stone
,
S. B. H.
Bach
, and
D. W.
Ball
,
Chem. Phys. Lett.
216
,
81
(
1997
).
31.
F.
Dulieu
,
L.
Amiaud
,
E.
Congiu
,
J. H.
Fillion
,
E.
Matar
,
A.
Momeni
,
V.
Pirronello
, and
J. L.
Lemaire
,
Astron. Astrophys.
512
,
A30
(
2010
).
32.
E.
Matar
,
E.
Congiu
,
F.
Dulieu
,
A.
Momeni
, and
J. L.
Lemaire
,
Astron. Astrophys.
492
,
L17
(
2008
).
33.
S.
Ioppolo
,
H. M.
Cuppen
,
C.
Romanzin
,
E. F.
van Dishoeck
, and
H.
Linnartz
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
12
,
12065
(
2010
).
34.
H. M.
Cuppen
,
S.
Ioppolo
,
C.
Romanzin
, and
H.
Linnartz
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
12
, 1
2077
(
2010
).
35.
N.
Miyauchi
,
H.
Hidaka
,
T.
Chigai
,
A.
Nagaoka
,
N.
Watanabe
, and
A.
Kouchi
,
Chem. Phys. Lett.
456
,
27
(
2008
).
36.
Y.
Oba
,
N.
Miyauchi
,
H.
Hidaka
,
T.
Chigai
,
N.
Watanabe
, and
A.
Kouchi
,
Astrophys. J.
701
,
464
(
2009
).
37.
H.
Mokrane
,
H.
Chaabouni
,
M.
Accolla
,
E.
Congiu
,
F.
Dulieu
,
M.
Chehrouri
, and
J. L.
Lemaire
,
Astrophys. J. Lett.
705
,
L195
(
2009
).
38.
C.
Romanzin
,
S.
Ioppolo
,
H. M.
Cuppen
,
E. F.
van Dishoeck
, and
H.
Linnartz
,
J. Chem. Phys.
134
,
084504
(
2011
).
39.
J. H.
Fillion
,
L.
Amiaud
,
E.
Congiu
,
F.
Dulieu
,
A.
Momeni
, and
J. L.
Lemaire
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
11
,
4396
(
2009
).
40.
L.
Hornekær
,
A.
Baurichter
,
V. V.
Petrunin
,
D.
Field
, and
A. C.
Luntz
,
Science
302
,
1943
(
2003
).
41.
E.
Congiu
,
E.
Matar
,
L. E.
Kristensen
,
F.
Dulieu
, and
J. L.
Lemaire
,
Mon. Not. R. Astron. Soc.
397
,
L96
(
2009
).
42.
R. E.
Kutina
,
G. L.
Goodman
, and
J.
Berkowitz
,
J. Chem. Phys.
77
,
1664
(
1982
).
43.
A.
Ratajczak
,
E.
Quirico
,
A.
Faure
,
B.
Schmitt
, and
C.
Ceccarelli
,
Astron. Astrophys.
496
,
L21
(
2009
).
44.
B.
Sivaraman
,
S.
Ptasinska
,
S.
Jheeta
, and
N. J.
Mason
,
Chem. Phys. Lett.
460
,
108
(
2008
).
45.
A.
Lapinski
,
J.
Spanget-Larsen
,
J.
Waluk
, and
J. G.
Radziszewski
,
J. Chem. Phys.
115
,
1757
(
2001
).
46.
S. R.
Smith
,
C.
Huang
, and
B. D.
Kay
,
J. Phys. Chem. B
101
,
6123
(
1997
).
47.
A.
Stirling
,
I.
Pápai
,
J.
Mink
, and
D. R.
Salahub
,
J. Chem. Phys.
100
,
2910
(
1994
).
48.
E. W. G.
Diau
,
M. C.
Lin
,
Y.
He
, and
C. F.
Melius
,
Prog. Energy Combust. Sci.
21
,
1
(
1995
).
49.
Y.
Oba
,
N.
Watanabe
,
T.
Hama
,
K.
Kuwahata
,
H.
Hidaka
, and
A.
Kouchi
,
Astrophys. J.
749
,
67
(
2012
).
50.
V.
Buch
and
J. P.
Devlin
,
Astrophys. J. Lett.
431
,
L135
(
1994
).
51.
L. E.
Kristensen
,
L.
Amiaud
,
J. H.
Fillion
,
F.
Dulieu
, and
J. L.
Lemaire
,
Astron. Astrophys.
527
,
A44
(
2011
).
52.
M.
Accolla
,
E.
Congiu
,
F.
Dulieu
,
G.
Manicò
,
H.
Chaabouni
,
E.
Matar
,
H.
Mokrane
,
J. L.
Lemaire
, and
V.
Pirronello
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
13
,
8037
(
2011
).
53.
C.
Barrientos
,
P.
Redondo
,
L.
Largo
,
V. M.
Rayon
, and
A.
Largo
,
Astrophys. J.
748
,
99
(
2012
).
54.
R. L.
Pulliam
,
B. A.
McGuire
, and
A. J.
Remijan
,
Astrophys. J.
751
,
1
(
2012
).
55.
E.
Herbst
,
Astrophys. Space Sci.
313
,
129
(
2008
).
You do not currently have access to this content.