木卫二表面中性粒子的释放
地球与行星天体物理
2015-05-14 v3
摘要
在本文中，我们研究了木星卫星木卫二冰冷表面上的空间风化过程。木星等离子体中的高能重离子（H+、O+、S+、C+）可通过离子溅射（IS）侵蚀木卫二表面，每个离子可喷射出多达1000个H2O分子。撞击木卫二表面的紫外光子也可通过光子诱导解吸（PSD）和化学变化（光解）导致中性原子释放。在这项工作中，我们研究了IS和PSD过程喷射水分子的效率，模拟了由此产生的中性H2O密度。我们还估算了离子背散射（IBS）过程对总中性原子释放的贡献。此外，我们估算了探测溅射高能原子的可能性，以便将IS过程的作用与其他表面释放机制区分开来。我们的主要结果是：1）最重要的溅射粒子通量和对中性H2O密度的最大贡献来自入射的S+离子；2）通过PSD产生的H2O密度比溅射产生的低约1.5个数量级；3）在低于1 keV的能量范围内，IBS对中性粒子的产生可以忽略不计，而在较高能量范围内，它成为主导的中性发射机制；4）木卫二的总溅射率为2.0·10^27 H2O s^-1；5）通过IS逃逸的H2O比例占总溅射粒子的22%，而通过PSD产生的H2O的逃逸比例占PSD总粒子的30%。由于PSD产生的外逸层低于IS产生的外逸层，因此木卫二表面侵蚀的主要因素是IS，无论是在非照明侧还是照明侧。最后，根据伽利略号电子密度测量值估算的外逸层中性密度似乎高于仅由H2O计算得到的密度；这支持了存在由辐解和光解产生的O2的设想。
引用
@article{arxiv.0911.4602,
title = {Neutral particle release from Europa's surface},
author = {C. Plainaki and A. Milillo and A. Mura and S. Orsini and T. Cassidy},
journal= {arXiv preprint arXiv:0911.4602},
year = {2015}
}