土星恩克缝中心细环中的粒子动力学

一个弯曲且团块状的细环与卫星Pan共享土星环中320公里宽的恩克缝的中心轨道(Porco et al., 2005)。该细环主要由微米级粒子组成(Showalter, 1991, Hedman et al., 2011)，意味着这些粒子可能受到非引力力的显著扰动，从而限制其寿命。我们建立一个动力学模型，考虑恩克中心细环中尘埃的诞生、演化和消亡，从而评估细环的光学厚度。首先，我们研究微陨石撞击（‘撞击抛射’过程）在假定的、尚未被探测到的嵌入小卫星上产生尘埃。考虑到相关扰动力的作用下的轨道演化，主导的损失机制是与缝边缘的环粒子、缝中的假定小卫星碰撞，或在土星等离子体环境中被溅射侵蚀。然而，我们的结果表明，仅此撞击抛射过程只能维持光学厚度比观测值小3-4个数量级的细环。因此，必须考虑其他过程。例如，假定小卫星之间的相互碰撞应以大致相同的速率产生尘埃，而如Dikarev (1999)提出的抛射物的进一步破碎应增加粒子总数。此外，观测显示恩克缝细环中物质的方位角不对称性(Ferrari and Brahic 1997, M. Srem\v{c}evi\'c, private communication)。我们研究Hedman et al. (2013)提出的情景，即对于恩克中心细环，观测到的不对称性主要是由于等离子体阻力和Pan的引力共同作用导致尘埃在Pan轨道前方区域聚焦(Hedman et al. 2013)。