通过观测数据建模确定彗星表面发射分布的局限性——基于 Rosetta 观测的案例研究
地球与行星天体物理
2020-04-29 v1 流体动力学
空间物理
摘要
欧洲空间局（ESA）的 Rosetta 任务返回了关于彗星 67P/Churyumov-Gerasimenko 内气体彗发的大量测量数据集。不同研究组已利用这些测量来确定核表面气体源的分布。所得解彼此差异显著，并说明了该问题的退化性。本工作的目标是探究当前气体模型在将彗发测量与表面联系起来的局限性。我们特别讨论了 Rosetta 的 ROSINA/COPS、VIRTIS 与 MIRO 仪器区分表面气体发射空间分布差异的灵敏度。我们应用最先进的 3D DSMC 气体动力学代码模拟了不同模型的内部气体彗发，这些模型在含冰表面比例与活动斑块大小上有所不同。这些不同分布导致射流相互作用在动力学行为上有所差异。我们发现仅 ROSINA/COPS 测量无法探测到我们模型间的差异。尽管 ROSINA/COPS 测量对约束气体发射的区域非均匀性十分重要，但其单独无法将气体源的表面发射分布确定到优于几百米（400 m）的空间精度。因此任何拟合 ROSINA/COPS 测量的解从根本上都是退化的，无论是通过正演还是反演模型。如我们对 VIRTIS 与 MIRO 所示，仅有具备互补测量的其他仪器才可能消除此退化。最后，作为副产品，我们探究了活动分布对表面横向流动的影响，这可能负责部分观测到的风成特征。
引用
@article{arxiv.2004.13199,
title = {Limitations in the determination of surface emission distributions on comets through modelling of observational data -- A case study based on Rosetta observations},
author = {Raphael Marschall and Ying Liao and Nicolas Thomas and Jong-Shinn Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.13199},
year = {2020}
}
备注
Icarus (in press)