海卫一上的霾形成

海王星最大的卫星海卫一拥有寒冷而朦胧的大气。自 1989 年旅行者号飞掠期间发现近地表霾层以来，其霾形成机制尚未被详细研究。本文给出海卫一上首个霾微物理模型。我们的模型以自洽方式求解霾颗粒尺寸与孔隙率分布的演化。我们模拟了在有、无 C$_2$H$_4$ 冰凝华条件下球形与团聚体霾的形成。霾颗粒可生长为质量等效球尺寸约 $\sim0.1$--$1~{\rm {\mu}m}$、分形维数 $D_{\rm f} = 1.8$--$2.2$ 的分形团聚体。无冰霾无法同时解释旅行者 2 号的紫外与可见光观测，而包含 C$_2$H$_4$ 冰凝华则给出两个更优解。对于冰团聚体，所需总霾质量通量约 $\sim2\times{10}^{-15}~{\rm g~{cm}^{-2}~s^{-1}}$。对于含冰球体情形，柱积分 C$_2$H$_4$ 产率约 $\sim8\times{10}^{-15}~{\rm g~{cm}^{-2}~s^{-1}}$，无冰质量通量约 $\sim6\times{10}^{-17}~{\rm g~{cm}^{-2}~s^{-1}}$。波长 $<0.15~{\rm {\mu}m}$ 的短波紫外掩星观测可能略微偏好冰团聚体。未来海卫一任务中，对紫外与可见光下霾光学厚度及前向散射程度的观测应可区分海卫一霾为含冰球体还是冰团聚体。