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雪炮土卫二号照亮了土星的超反射卫星

  • 科学
  • 2019-09-19 16:10:40
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对土星卫星,Mimas,Enceladus和Tethys的雷达观测显示,土卫二正在扮演一个“雪炮”,用它们的邻居和新鲜的水冰粒子涂上它们,使它们令人眼花缭乱。极端雷达亮度还表明在地表下方存在“回旋镖”结构,这提高了卫星将微波信号返回航天器的效率。结果将由Alice Le Gall博士在日内瓦举行的EPSC-DPS 2019联席会议上公布。

Le Gall博士和来自法国和美国的一组研究人员分析了土星内部卫星的60次雷达观测,这些观测来自2004年至2017年期间卡西尼号任务的完整观测数据库。他们发现之前关于这些观测的报告有将雷达亮度低估了两倍。

不受任何气氛影响,土星的内部卫星受到各种来源的谷物的轰击,这些谷物会改变它们的表面成分和质地。卡西尼雷达观测可以通过深入了解卫星水冰的纯度来帮助评估这些影响。

极端的雷达亮度很可能与从Enceladus内部海洋将水泵入三个卫星轨道的区域的间歇泉有关。超洁净的水冰粒落回到土卫二上,并在其他卫星表面沉淀成雪。

巴黎LATMOS-UVSQ的Le Gall博士解释说:“我们观察到的超亮雷达信号需要至少几十厘米厚的积雪。然而,单独的成分无法解释极其明亮的水平雷达波可以穿透透明的冰层到几米,因此有更多机会从埋藏的结构中反弹。土星内部卫星的子表面必须包含高效的后向反射器,它们优先将雷达波反向散射到它们的源头。

在冥王星表面观察到的称为penitentes的类似刀片的特征将为Mimas,Tethys和Enceladus的雷达亮度提供所需的反射效率。然而,目前尚不清楚是否有足够的太阳能来升华冰并形成这样的结构。图片来源:NASA / JHUAPL / SwRI

2008年10月9日,卡西尼号从25公里的高度捕获了土卫二表面的马赛克。图片来源:NASA / JPL /空间科学研究所

土星的月亮,Mimas在明亮的火山口墙壁下面显示黑暗区域,在一些墙壁上显示条纹。图片来源:NASA / JPL /空间科学研究所

这些散射结构的性质仍然是一个谜。土卫二的观测显示了各种表面和地下特征,包括冰块,尖峰和由热应力或冲击引起的表面裂缝密集。然而,尚未证明这些会导致在卫星上观测到的极端雷达亮度。

更奇特的结构,例如称为penitentes的刀片状特征或称为太阳杯的雪中的碗形凹陷,将提供所需的反射效率。然而,目前尚不清楚是否有足够的太阳能来升华冰并形成这样的结构。

Le Gall博士及其同事现已开发出一系列模型来测试特定形状是否起到有效的后向反射器的作用,或者是否由表面裂缝引起的随机散射事件相结合,以增强信号反射回航天器。

“到目前为止,我们还没有明确的答案,”Le Gall博士说。“然而,更好地了解这些雷达测量结果将使我们更清楚地了解这些卫星的演变及其与土星独特环形环境的相互作用。这项工作对未来登陆卫星的任务也很有用。”

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