基于2006年卡西尼/VIMS光谱和ISS图像的土星南极云成分与结构推断

我们利用卡西尼号可见光与红外成像光谱仪 (VIMS) 2006 年 0.85 - 5.1 微米的观测，来约束土星南极区域云层不同寻常的垂直结构和成分。该区域存在强大的涡旋环流、投射阴影的云带，以及氨冰云的光谱证据，却缺乏通常与此类特征相关的闪电。我们用一个 4 层模型对光谱观测进行了建模，该模型包括：(1) 一层平流层霾；(2) 一层位于约 300 mbar 处的对流层顶部非吸收性（可能为二膦）粒子层，其光学深度仅为几分之一（远低于土星其他地方的发现）；(3) 一层位于约 900 mbar 处的中等厚度（1 - 2 个光学深度）的氨冰粒子层；(4) 一个从 5 bar 向上延伸至 2-4 bar 的假定光学厚层，其中 NH4SH 和 H2O 可能是可凝结物。使得氨冰的 3 微米吸收在这些极地云中意外显现的，并非穿透性对流，而是对流层顶部云层相对较低的光学深度，这可能源于极地下沉和/或较低的光化学产生率。我们没有发现任何证据表明存在先前被认为造成所观测阴影的光学厚眼墙。相反，我们发现了证据，表明在约 87.9°S 处的平流层霾和约 88.9°S 处的假定二膦层中，光学深度存在小的阶梯式下降，这很可能是阴影和我们称之为反阴影的明亮特征的成因。我们发现了磷化氢垂直廓线和胂混合比随纬度的变化，支持了极点 2° 范围内存在下沉。