基于 Cassini CIRS 远红外与中红外光谱的土卫六平流层中的乙烷

Cassini 复合红外光谱仪（CIRS）观测了远红外与中红外（从 10 cm$^{-1}$ 到 1500 cm$^{-1}$）的热发射，使得在 2004 至 2017 年 Cassini 任务期间对土卫六上乙烷的时空研究成为可能。以往许多土卫六乙烷的测量依赖于对该分子以 822 cm$^{-1}$ 为中心的中红外 $\nu_{12}$ 谱带的建模。乙烷在更短和更长波长的其他谱带曾被观测到，但未被建模以测量乙烷丰度。远红外 $\nu_{4}$ 扭转谱带（289 cm$^{-1}$）和中红外以 1468 cm$^{-1}$ 为中心的 $\nu_{8}$ 谱带的谱线列表最近已在实验室中被研究。我们分别对 CIRS 这些谱带（连同 $\nu_{12}$ 谱带）的观测进行建模，并比较各光谱区域反演的混合比。$\nu_{4}$ 谱带的星下点观测探测了 100 km 以下的低平流层。我们在 289 cm$^{-1}$ 的赤道测量显示 2007 至 2017 年间 88 km 处丰度为 (1.0$\pm$0.4) $\times$10$^{-5}$。该混合比与更高海拔的测量一致，与许多光化学模型预测的耗竭相反。来自 $\nu_{12}$ 和 $\nu_{8}$ 谱带的测量彼此相当，其中 $\nu_{12}$ 谱带探测的大气深度更大。我们建议未来行星大气研究可观测 $\nu_{8}$ 谱带，以实现乙烷的更短波长研究。在同一光谱窗口中同时观测乙烷 $\nu_{8}$ 谱带与邻近的甲烷 $\nu_{4}$ 谱带也可能具有优势。