基于卡西尼天体测量数据的土星内部新约束

利用跨度超过一个世纪并包含大量卡西尼数据的天体测量观测，我们通过土星潮汐参数对八颗主要卫星和四颗共轨卫星轨道的当前影响，确定了这些参数。我们利用后者首次测定了土星的Love数，$k_2=0.390 \pm 0.024$，该值大于常用的理论值0.341（Gavrilov & Zharkov, 1977），但与近期模型（Helled & Guillot, 2013）相符，其中$k_2$介于0.355至0.382之间。根据对土星内部自转的假设，这一新约束可使潜在模型的数量减少多达80%，为探测行星内部提供了绝佳机会。此外，土星内部存在显著潮汐耗散得到确认（Lainey et al., 2012），对应于当前较高的潮汐比$k_2/Q=(1.59 \pm 0.74) \times 10^{-4}$，并意味着卫星轨道快速扩张。这种高耗散在对应恩克拉多斯和狄俄涅的潮汐频率处无明显变化，可能由固态核内的黏性摩擦解释，意味着核黏度通常在$10^{14}$至$10^{16}$ Pa.s之间（Remus et al., 2012）。然而，在瑞亚频率处耗散增加一个数量级可能暗示存在额外的、依赖频率的耗散过程，可能来自土星流体包层中作用于潮汐波的湍流摩擦（Ogilvie & Li, 2004）。或者，土星的几颗卫星自身可能经历较大的潮汐耗散。