土星周围巨大碎屑盘菲比环的径向轮廓

我们展示了利用卡西尼号航天器的成像科学系统在光学波长上对菲比环的观测，菲比环是土星周围一个巨大的碎屑盘，似乎由其不规则卫星碰撞产生。分析揭示了从 80-260 土星半径 ($R_S$) 的径向轮廓，其在 $\approx 110 R_S$ 内部发生改变行为，我们将其归因于卫星 Iapetus（伊阿珀托斯）清扫小颗粒，或导致环垂直方向耀发的轨道不稳定性。我们的研究给出了在菲比环中平面沿土星阴影方向、从 80-250 $R_S$ 处在 0.635 $\mu$m 的积分 I/F 为 $2.7^{+0.9}_{-0.3} \times 10^{-9}$。我们建立了依赖于粒度的菲比环逆行颗粒长期动力学解析模型，并将该模型与观测比较。该分析意味着：1) “菲比”环部分源自菲比轨道之外不规则卫星的碎屑；2) 散射光信号由小颗粒（尺寸 $\lesssim 20\mu$m）主导。如果我们假设菲比环通过稳态微流星体轰击产生，则意味着幂律尺寸分布指数 $> 4$，这在太阳系环中异常陡峭。这表明要么在物质初始释放时喷出物尺寸分布陡峭，要么存在后续优先破碎大颗粒的过程。