作为水星大气逃逸诊断的钠与钾发射线宽

通过长狭缝和高分辨率点光谱技术的结合，观测了水星钠和钾外逸层的空间分布与线宽。通过正向建模其多普勒展宽，从发射线轮廓估算了有效温度。这些温度作为本质上非热的无碰撞气体的能量度量。沿正午子午线，低纬度和中纬度区域的 Na 气体温度在 1200-1300 K 之间，与 MESSENGER 的标高相符，在极点和晨昏线处增加约 200 K。这种增加归因于在光子驱动的背阳面传输过程中，低能原子向表面的损失。首次测量到逃逸的钾尾，在 5.8 RM 处观测到 Na/K 比值约为 95，延伸至 10.4 RM 的距离。发射线宽在白昼侧和逃逸尾之间急剧增加，当气体到达下尾方向 4.3 RM 处时，Na 从约 1200 K 增长到 7500 K，K 从 750 K 增长到 8500 K。沿外逸尾向下的 Na D 线轮廓也从高斯形演变为方波形。这两个特征都被解释为对初生速度分布函数的过滤，其中处于引力束缚轨道上的低能原子从气体种群中被移除，而高能逃逸原子被保留下来。Na 线宽在超过 3.5 RM 后变得不变，将此高度定位为束缚轨道的弹道顶点。通过这种方式，水星的发射为更广泛地理解大气逃逸提供了一项新技术的原型，即利用发射线形态来探测束缚气体与逃逸气体之间的过渡。