木星阴影中木卫一的可见光极光
地球与行星天体物理
2023-02-22 v1 空间物理
摘要
掩食前后的衰减与恢复时标反映了木卫一大气中的主导物理过程。近期研究已确认木卫一的分子大气（SO2 与 SO）在其穿过木星阴影时大部分会发生凝结。其原子大气的掩食响应尚不确定，仅通过紫外极光表征过。本文首次探究了可见光极光的响应。我们发现氧对光照变化不敏感，[O I] 亮度仅跟踪木卫一在环木等离子体环中位置的等离子体密度。在阴影中，谱线比证实相对于 O 而言 SO2 覆盖稀疏，否则其碰撞会淬灭该发射。木卫一的钠极光在掩食中基本消失，且衰减与恢复的 e 折时标差异显著：入境时约 10 分钟，而出境时近 2 小时。唯有离子化学能产生此种差异；由于快速复合，木卫一分子电离层在出境时更弱。NaCl+ 光化学路径的中断最能解释掩食周边 Na 的行为，意味着相对于光子，电子碰撞电离的作用较小。钾的极光发射亦明显，证实 K 是木星航天器成像中所见远红发射的主要来源。在所有情形下，原子气体上的直接电子碰撞足以解释亮度，无需诉诸显著的分子解离激发。令人惊讶的是，O 的无响应与 Na 的快速耗尽，与其 SO2 和 NaCl 母体分子在木卫一掩食阶段的时间行为相反。
引用
@article{arxiv.2302.10849,
title = {Io's Optical Aurorae in Jupiter's Shadow},
author = {Carl Schmidt and Mikhail Sharov and Katherine de Kleer and Nick Schneider and Imke de Pater and Phillip H. Phipps and Albert Conrad and Luke Moore and Paul Withers and John Spencer and Jeff Morgenthaler and Ilya Ilyin and Klaus Strassmeier and Christian Veillet and John Hill and Mike Brown},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.10849},
year = {2023}
}