冥卫一上的撞击坑：来自跨海王星天体碰撞级联中的撞击体

我们考察碰撞级联中的平衡尺寸分布是否与由新视野号对冥卫一撞击坑计数得出的撞击体频次相符 (Singer et al 2019)。利用解析模型与一组数值模拟，我们证明碰撞级联会产生波动的尺寸分布；波动的形态取决于固体结合能 $Q_d^\star$ 与碰撞速度 $v_c$。对于所取固体最小尺寸 $r_{min}$ = 1 微米、碰撞速度 $v_c$ = 1–3 km/sec，波动对 $Q_d^\star$ 的引力分量相当不敏感。若 $Q_d^\star$ 的体积强度分量为粒子半径 $r$ 的 $Q_s r^{e_s}$，则小 $Q_s$ 的尺寸分布比大 $Q_s$ 的波动明显得多；具有 $e_s \approx -0.4$ 的体系比 $e_s \approx 0$ 的体系波动更强。与新视野号数据的详细比较表明，固体间结合强度介于弱冰 (Leinhardt & Stewart 2012) 与正常冰 (Schlichting et al 2013) 之间的碰撞级联所产生的尺寸分布，与冥卫一上撞击体的尺寸分布相当相似。若原太阳星云的表面密度 $\Sigma$ 随半长轴 $a$ 的变化为 $\Sigma \approx 30~{\rm g~cm^{-2}} (a / {\rm 1~au})^{-3/2}$，则级联达到近似平衡的时间尺度在 45 au 处为 100–300 Myr，在 25 au 处为 10–30 Myr。尽管有必要对柯伊伯带进行更完整的演化计算，碰撞级联仍是产生历史上撞击冥卫一的固体尺寸分布的可行模型。