关于木卫三表面分子氧的起源
地球与行星天体物理
2022-06-01 v1
摘要
自 1995 年木卫三表面首次被识别出分子氧(O2)冰以来,由于这颗木星卫星的表面平均温度远高于 O2 的冰点,分子氧冰一直处于科学争论的中心。实验室证据表明,固态 O2 可能存在于木卫三冰质表面中较冷(<50 K)的地下层,或存在于该卫星的大气霾中。另一种可能是,O2 通过含水冰的离子辐照在表面不断补充。由于缺乏详尽细致的观测数据集,关于木卫三表面是否存在固态 O2 尚无定论。我们呈现了在伽利略国家望远镜获取的木卫三表面地基高分辨率光谱观测。这些观测与专门的 O2 冰(纯的及与伽利略卫星潜在相关其他物质混合的)紫外-可见(UV-vis)光吸收谱实验室测量相结合。我们的研究确认,木卫三表面可见光谱中识别出的两条谱带源于 O2 冰的 (1,0) 和 (0,0) 跃迁带。富氧冰混合物(包含水(H2O)和二氧化碳(CO2))在 20-35 K 温度范围内比纯 O2 冰更能复现木卫三表面的观测反射率数据。固态 H2O 和 CO2 也提供了可将 O2 冰束缚于高于其纯冰在真空空间条件下脱附温度的环境。我们在不同温度下的实验还表明,CO2:O2=1:2 冰混合物在 35 K 时的 (1,0)/(0,0) 比值最接近观测值,而在 30 K 时除 N2:O2=1:2 冰混合物外该比值似乎与混合物无关。本工作将为 ESA/JUICE 木星系统探测任务提供支持。
引用
@article{arxiv.2205.01659,
title = {On the origin of molecular oxygen on the surface of Ganymede},
author = {A. Migliorini and Z. Kanuchova and S. Ioppolo and M. Barbieri and N. C. Jones and S. V. Hoffmann and G. Strazzulla and F. Tosi and G. Piccioni},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.01659},
year = {2022}
}
备注
Accepted for publication in Icarus