ディオネの重力場と内部構造

ディオネの重力場と内部構造https://arxiv.org/abs/1908.07284
（2019年8月20日に提出）
土星系での任務中に、カッシーニはディオネの5回の接近飛行を行いました。それらの3つの間、最も近いアプローチの間に無線追跡データが収集され、正確な宇宙船の軌道決定による完全な次数2の重力場の推定が可能になりました。
ディオネの重力場はJによって支配されています2およびC22、最良の推定値はJです2× 106= 1496 ± 11およびC22× 106= 364.8 ± 1.8（非正規化係数、1- σ不確実性）。彼らの比率はJ2/ C22= 4.102 ± 0.044、有意な逸脱を示す（約17- σ）10/3の理論値から、惑星の周りのゆっくりした同期回転でリラックスした体を予測しました。したがって、測定された重力場から直接慣性モーメントを取得することはできません。
Dioneの内部構造は、重力と地形の組み合わせ分析によって調査されます。これは、静水圧平衡からさらに大きな偏差を示し、ある程度の補償を示唆しています。ディオネの重力は、未分化の静水体に対する期待からはほど遠いため、一連の3層モデルを構築し、エアリーとプラットの両方の補償メカニズムを検討しました。解釈は一意ではありませんが、ディオネの過剰な地形はある程度のエアリータイプのアイソスタシーを示唆している可能性があります。これは、外側の氷の殻が地下の液体水海などの高密度で低粘性の層によって覆われていることを意味します。データは幅広い可能性を可能にしますが、最適なモデルは、シェルの厚さが大きく、海の厚さが小さい傾向があります。
図1：D1、D2、D3、D4、およびD5の間のDioneのカッシーニ地上トラック、C / Aの周りの±15分の時間間隔を考慮
（円で示されています）。 目盛りは60秒で区切られます。 地上の軌道は、ディオネの目に見える地図で表現されています。
カッシーニISSデータ（NASA、JPL）のPaul Schenk（月と惑星研究所）。


図2：重力場の緯度と経度の変動の振幅（J2対C22）。 破線は
0.3〜0.4の範囲のさまざまな慣性モーメントを想定した完全な静水圧平衡状態にある物体に対する期待
（0.4は均一なボディに対応します）。 理論的な静水圧値は、（Tricarico、2014）。


図3単純な2層モデルを想定した、可能性のある慣性モーメントの範囲（0.32〜0.34）に対するDioneのコア半径と密度
密度930 kg / m3のウォーターアイスエンベロープで囲まれた岩の多いコアで構成されています。 合計半径とかさ密度はそれぞれ564.1kmおよび1478 kg / m3です。


図4さまざまな形状モデルの形状の緯度と経度の振幅の振幅（H20対H22）
計算されたジオイド（紫色）と比較した新しい形状モデル（金）。 破線は、ボディの期待値を表します
0.3から0.4の範囲のさまざまな慣性モーメントを想定した完全な静水圧平衡（0.4は均一に対応インテリア）。
理論的な静水圧値は、Tricarico（2014）のアプローチに従って計算されます。 H20の負の値はJ2対C22のプロットとの対応を維持するために示されています


図8縮尺通りのDioneの内部の描写。 （a）エアリー補償が想定される場合のインテリア。 モデルは
観測された外形と観測された重力場を再現します。 モデルは平均の外側の氷の殻で構成されています
120 kmの厚さ、30 kmの平均厚さの地下液体水海洋、および411 kmのコアの密度、〜2300 kg / m3; 慣性モーメント係数は〜0.332です。
（b）プラット補償が想定される場合の内部。 最高のフィッティングプラット