朱诺号/JIRAM对木卫二近红外观测的贝叶斯分析
地球与行星天体物理
2020-12-22 v2
摘要
朱诺号航天器的光谱仪JIRAM近期在2-5 {\mu}m波长区域观测了木卫二。本文展示了一组位于约20{\deg}N与40{\deg}W附近观测的平均光谱分析，聚焦于水冰的两种形态——非晶态与晶态。我们亦借此机会提出一种用于反射光谱学的新型贝叶斯光谱反演框架。我们首先利用非晶态与晶态冰混合物的模拟光谱以及晶态冰的实验室光谱验证了该框架。接着我们分析JIRAM数据，并通过贝叶斯模型比较发现，非晶态与晶态冰的双组分紧密混合模型（TC-IM模型）相较同物种但光谱为面积/线性混合的双组分模型被强烈偏好（26{\sigma}置信度）。我们还发现TC-IM模型相较仅含非晶态或晶态冰的单组分模型被强烈偏好（>30{\sigma}置信度），表明数据中同时存在这两相水冰。对于JIRAM数据最高信噪比的估计，TC-IM模型解对应于一种混合物，其具有极大数量密度分数(99.952 +/- 0.001 \%)的小颗粒(23.12 +/- 1.01微米)非晶态冰，以及极小分数(0.048 +/- 0.001 \%)的大颗粒(565.34 +/- 1.01微米)晶态冰。我们所发现的小颗粒非晶态冰的过量与先前研究一致。然而，TC-IM模型的最大似然光谱在2.5与3.6 {\mu}m附近区域与数据存在张力，并表明存在当前模型未包含的非冰组分，主要源于低温光学常数的有限可得性。
引用
@article{arxiv.2012.05240,
title = {Bayesian analysis of Juno/JIRAM's NIR observations of Europa},
author = {Ishan Mishra and Nikole Lewis and Jonathan Lunine and Paul Helfenstein and Ryan J. MacDonald and Gianrico Filacchione and Mauro Ciarniello},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.05240},
year = {2020}
}
备注
34 pages, 18 figures. To appear in Icarus (In Press); added references in Introduction