土星 A 环和 C 环中的最小颗粒

航天器对土星主环的无线电掩星观测表明，颗粒尺寸分布遵循幂律，直至约 1 cm 的量级 (Marouf et al., 1983), (Zebker et al., 1985)。紫外与近红外波长之间光学深度的缺乏变化表明不存在微米级颗粒。在这两种机制之间，颗粒尺寸分布 largely unknown。颗粒尺寸分布发生转折的截断必然存在，但现有研究尚不清楚其位置和形状。利用卡西尼号 (Cassini) 搭载的 VIMS 仪器在近红外波段进行的一系列太阳掩星观测，我们能够测量 A 环和 C 环中颗粒的前向散射光。结合环颗粒衍射模型，并以先前的无线电工作作为颗粒尺寸分布斜率的约束，我们利用截断幂律尺寸分布估算了最小颗粒尺寸。C 环显示最小颗粒尺寸为 $4.1^{+3.8}_{-1.3}$ mm，假设幂律指数为 q=3.1，最大颗粒尺寸为 10 m。A 环信号显示出类似水平的散射通量，但由于自重力尾迹 (self-gravity wakes) 的存在和较高的光学深度，建模变得复杂。如果 q<3，我们的 A 环模型要求最小颗粒尺寸低于 1 毫米（对于假设的 q=2.75 为 < 0.34 mm，或者对于更陡的 q=2.9 为 $0.56^{+0.35}_{-0.16}$ mm），才能与 VIMS 观测结果一致。这些结果似乎与先前的光学 (Dones et al., 1993) 和红外 (French and Nicholson, 2000) 工作相矛盾，后者暗示 A 环中小于 1 cm 的颗粒很少。但是，由于幂律较浅，这些颗粒提供的光学深度相对较小（消光介于 0.03 和 0.16 之间，或吸收介于 0.015 - 0.08 之间）。