地球极区的自转变化：对探测雪球行星的启示
地球与行星天体物理
2015-05-27 v1
摘要
我们利用深度撞击探测器作为EPOXI机遇任务的一部分，首次获得了地球极区的时间分辨、积分视场观测。这些数据模拟了当我们用下一代太空望远镜指向邻近系外行星时将会看到的情况。我们使用主成分分析(PCA)和自转光变曲线反演来表征颜色不均匀性，并从这些不寻常的视角绘制其空间分布，作为对Cowan等人(2009)赤道视图的补充。我们还对来自NASA虚拟行星实验室3D光谱地球模型的一套模拟自转多波段光变曲线进行了相同的PCA。这一数值实验使我们能够理解PCA可以稳健识别哪些类型的表面特征。我们发现EPOXI极区观测具有与赤道地球相似的宽带颜色，但视反照率高出20-30%。这是因为极区观测对中纬度最敏感，而中纬度往往比原始EPOXI地球观测所强调的赤道纬度更多云。中纬度的多云特征还表现为极区观测中短波长的变率增加，以及南极观测中占主导的灰色本征色。我们构建了一个简单的雪球地球反射率模型。通过构造，我们的模型具有比现代地球更高的邦德反照率；其表面反照率如此之高，以至于瑞利散射不会明显影响其光谱。由于冰川冰和裸地在这些波段上的巨大对比度，自转颜色变化发生在短波长。因此，我们发现，无论观测视角如何，这样一个行星的宽带颜色和昼夜颜色变化都容易与现代地球区分开来。
引用
@article{arxiv.1102.4345,
title = {Rotational Variability of Earth's Polar Regions: Implications for Detecting Snowball Planets},
author = {Nicolas B. Cowan and Tyler Robinson and Timothy A. Livengood and Drake Deming and Eric Agol and Michael F. A'Hearn and David Charbonneau and Carey M. Lisse and Victoria S. Meadows and Sara Seager and Aomawa L. Shields and Dennis D. Wellnitz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1102.4345},
year = {2015}
}
备注
ApJ accepted, 19 pages, 21 figures