冥王星上CH4在季节与天文时间尺度下的循环
地球与行星天体物理
2019-04-24 v1
摘要
新视野号观测表明，冥王星上的CH4具有复杂的历史，涉及成分、厚度和稳定性各异的储库，这些储库受不同时间尺度上发生的挥发性过程控制。为解释这些观测，我们使用一个能够模拟数百万年间N2与CH4冰循环的冥王星挥发性输运模型。通过假定固定的固体混合比，我们探究了表面反照率、发射率和热惯量的变化如何影响挥发性输运。因此，本工作是 Bertrand 等人（2018）仅探究N2循环的论文的直接且自然的延续。结果表明，明亮的CH4沉积可在斯普特尼克平原之外为N2冰形成冷阱，导致N2与CH4循环之间的强耦合。根据对CH4冰反照率的不同假定，该模型预测CH4冰的累积（1）出现在 blade 地形沉积所观测到的相同赤道纬度，支持这些富CH4沉积是大规模且常年性储库的观点；或（2）出现在中纬度（25°N–70°N），形成与新视野号观测一致的一层厚覆盖物。在我们的模拟中，这两个CH4冰储库均不处于平衡状态，且在长时间尺度上任一个都可能主导另一个，这取决于对CH4反照率所作的假定。这表明在所观测到的储库之间存在长期的挥发性输运。该模型还再现了新视野号所观测到的中纬度N2沉积以及围绕 blade 地形的赤道洼地中的N2沉积。在两极，在冥王星当前的轨道构型下仅获得季节性的CH4与N2沉积。最后，我们表明在过去的天文循环中，冥王星大气始终含有足够的气态CH4以吸收大部分入射的莱曼通量。
引用
@article{arxiv.1903.02096,
title = {The CH4 cycles on Pluto over seasonal and astronomical timescales},
author = {T. Bertrand and F. Forget and O. M. Umurhan and J. M. Moore and L. A. Young and S. Protopapa and W. M. Grundy and B. Schmitt and R. D. Dhingra and R. P. Binzel and A. M. Earle and D. P. Cruikshank and S. A. Stern and H. A. Weaver and K. Ennico and C. B. Olkin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.02096},
year = {2019}
}
备注
Accepted in Icarus