卡西尼号对伽利略卫星的反射光观测：作为寒冷类地系外行星的测试平台

对于具有稀薄大气或无大气的类地系外行星，其表面会为行星的反射光信号贡献光线。测量太阳系中天体的盘积分亮度变化及其随照明和波长的变化，对于规划直接成像系外行星的成像观测以及解释最终的数据集至关重要。在此，我们测量了伽利略卫星亮度随行星中心经度、照明相位角和波长的变化。数据涵盖400–950 nm的波长范围，主要为0–25度的相位角，并在60–140度附近有一些约束性观测。尽管这些卫星在大小和密度上相似，但表面不均匀性导致盘积分反射率随行星中心经度和相位角发生显著变化。我们发现这些变化足以确定卫星的自转周期。我们还发现，在低相位角下，表面可产生8–36%的反射率变化，而有限的高相位角观测表明，在更高相位角下变化幅度将成比例增大。此外，在直接成像任务最有可能观测到的相位下，所有伽利略卫星都比理想朗伯模型预测的要暗。如果地球大小的系外行星具有与伽利略卫星相似的表面，我们发现未来的直接成像任务需要达到低于0.1 ppb的精度。若能达到所需精度，未来的系外行星观测可利用类似的观测方案来推断表面变化、确定自转周期，并可能推断表面成分。