海王星第２衛星ネレイド上の複雑な水氷混合物：NIR反射率からの制約

地上望遠鏡の分光観測で海王星第２衛星ネレイド表面の氷状態と混じった粒子が分かる。以下、自動翻訳。
海王星第２衛星ネレイド上の複雑な水氷混合物：NIR反射率からの制約
2021年6月22日に提出
海王星で3番目に大きい衛星であるネレイドは、不規則な軌道にあり、現世代の地球ベースの望遠鏡で分光的に特徴付けることができる、衛星系内で唯一の外部衛星です（トリトンを除く）。0.8〜2.4の反射スペクトルを使用して、Nereidのスペクトル特性に関する結果を報告します。μメートル、0.8〜1.4の範囲で最初の測定値を提供します μメートル。以前の測定と密接に一致して、結晶性水氷のスペクトル吸収特性を検出します。水氷を含む単純な親密な混合物のモデル適合は、1.5と2.0μメートルの吸収帯の深さに同時に一致しないことを示しますスペクトルの連続性を考慮する場合。考えられる解決策には、結晶性と非晶性の両方の水氷を含む、より複雑な連続体の呼び出し、およびサブミクロンサイズの粒子の使用が含まれます。マグネタイトとCM2コンドライトマーチソンを含む混合物が、ネレイドのような中立傾斜スペクトルを持つ物体のスペクトル変動を解釈するための柔軟なフレームワークを提供することを示します。特にマグネタイトは、ソリンのような有機物の存在を必要とせずに、スペクトルの連続体によく一致します。炭素質コンドライトとその成分は、Fraser et al。による最近の発見と一致して、太陽系外体の非氷成分の有用な類似体である可能性があることに注意してください。（2019）。大きなTNOと天王星の衛星のスペクトルとの比較は、ネレイドの低アルベド、深層水帯、〜100kmサイズの氷のようなボディ。

図1.2夜の平均反射スペクトルの比較、それぞれ2.2で1に正規化
µm。 両方の水氷吸収帯の存在と構造は、両方の夜にわたって一貫しています。 二つ
スペクトルは、全波長にわたってポイントごとに密接に一致しています（1シグマ以内、ビンなし）
範囲。 0.85 µm未満の波長で発散が見られますが、これは
0.7 µmでのダイクロイックカットオフ。 重要なのは、両方の吸水帯（1.5 µmと2.0 µm）の深さが
考慮される主なスペクトル特性である1.2〜2.2 µmの全体的な傾きと同様に、強く一致しています。
私たちのモデリングで。 示されているデータは、わかりやすくするために2倍にビニングされています。


図2.マグネタイトと混合した端成分の水氷モデルの比較。 単一モデル
結晶水氷（下のパネル）は、粒子サイズの調整によって調整して、深さにうまくフィットさせることができます
1.5 µmまたは2.0 µmの吸収機能のいずれかですが、同時にではありません。 特に、の形状と中心
2.0 µmの機能は、アモルファス氷を使用するモデル（上部パネル）により適しています。 混合モデルの動作
どちらかのバンドをフィッティングすることの間のトレードオフの関数であり、
単相の代わりに氷の混合物。 2.0 µmバンドの測定は、存在によって複雑になります
この地域での有意なテルル吸収の。 データは、15の因数でビニングされて示されています
検出された吸収特性の重要性。 どちらのモデルも、水/マグネタイトの混合比を使用しています。
0.265 / 0.735であり、示されているように45 µmまたは200 µmのいずれかの粒子サイズを使用します。


図3.水氷と黒ずみ剤としてのマグネタイトの混合物に最適なモデル。 これは
マグネタイトのスペクトル連続体は、良好な同時性を含む、観測されたデータへの良好な適合を提供します
1.5 µmと2.0 µmの両方の水氷吸収帯に適合します。 0.8から1.3までの連続体に注意してください
µmは、それ自体では暗色剤を区別しません。 代わりに、この結論は明らかです
全波長範囲にわたる適合を評価することによって。 返された後方混合分布は、
ボトムパネル。 氷と不透明な材料の混合比は、粒子に関係なく十分に制限されていますが
サイズ（マグネタイトの混合パーセンテージのコンパクトな分布に注意してください）、強い好みは見つかりません
1.5 µmと2.0 µmの両方のバンドを同時にフィッティングする場合の結晶氷またはアモルファス氷の間。 注意
氷の混合比の分布には、純粋に結晶性で純粋にアモルファスのモデルが含まれていること。


図4.水氷とアモルファスカーボンの混合物に最適なモデル。 ニュートラルスロープの連続体
唯一の暗色剤としてアモルファスカーボンによって提供されるため、2つのウォーターバンドの深さへの適合性が低くなります。
形。 不適合は、2.2 µm付近の肩で最も顕著です。 返された後方混合分布
下のパネルに表示されます。 繰り返しますが、氷と不透明な材料の混合比は十分に制約されています。
粒子サイズは、モデル化された範囲の下限に向かって制限されます（狭い分布に注意してください）
アモルファスカーボンの混合率と返される粒子サイズの狭い分布）。 図3のように。
1.5 µmと2.0 µmの両方に適合させた場合、結晶氷とアモルファス氷の間に強い優先度は見られません。
氷の混合比の分布には、純粋に結晶性のモデルと純粋にアモルファス。


図5.暗色剤としてタギシュレイクと混合した水氷の最適モデル。 このモデルは
1.5 µmバンドと、2.2 µm付近のショルダーの両方に弱くフィットします。 これは、スペクトルが
ほぼ線形である連続体は、私たちのデータによって嫌われています。 返された後方混合分布
下のパネルに表示されます。 氷と不透明な材料の混合比は制限されていますが、非常に
モデルの粒径に依存します（タギシュレイクの混合比が高い場合と低い場合の相関に注意してください）
粒子サイズ）。 図1と図2のように。 3と4の場合、結晶氷とアモルファス氷の間に強い優先度は見られません。
1.5 µmと2.0 µmの両方のバンドを同時にフィッティングします。氷の混合比の分布には次のものが含まれます。
純粋に結晶性で純粋にアモルファスのモデル。


図6.マグネタイトとアモルファスカーボンを混合した純粋な結晶水氷モデルの比較
穏やかな発赤および黒ずみ剤として。これらの端成分の仮定の下で、モデルは良いものを提供します
連続体の傾斜、バンドの深さ、および2.0 µmフィーチャの位置に一致します。しかしながら、
このモデルは、1.5 µmでの吸収帯のバンド深さを過大評価しています。このようなトレードオフは、私たちの典型的なものです
モデル。私たちの混合モデルの振る舞いは、主にどちらかのバンドをフィッティングすることの間の機能的なトレードオフです。
単相ではなく氷の混合物を好む最適なモデルが得られます。 2.0 µmの測定
バンドは、この領域での有意なテルル吸収の存在によって複雑になります。後部に戻った
混合分布は下のパネルに示されています。ここでは、氷と不透明な材料の混合比
図1および2よりもかなり制約が少ない。 3-5（結晶性の水氷の広い分布に注意してください
混合パーセンテージ）。粒子サイズは、モデル化された範囲の下限に向かって制限されます。


図7.実験室の混合物で表される連続体と比較したスペクトルの例
マーチソンとマグネタイトの。 これは、そのような資料が通訳のための優れたベースラインを提供することを示しています
ニュートラルスペクトル。 私たちの混合モデルでは、水氷を追加すると、連続体に青い成分が追加されます。これは、マグネタイトの含有量を増やし、連続体を再作成することによって、はめあいで補正されます。
ここに示されているラボミックスに似ています。


5。結論
ネレイドの0.8〜2.4 µmの反射スペクトルを報告し、2つの主要な水氷のセットを検出します
NIRの吸収帯（1.5 µmおよび2.0 µm付近）は、以前の観察結果とよく一致しています。
0.8〜1.4 µmの連続体を初めて測定します。これは、ネレイドの表面の詳細な評価。ネレイドの水氷が豊富な表面を示します
簡略化されたHapke混合モデルを使用してモデル化し、表面組成を制約することができます。我々は気づく
そのスペクトルは、大規模な表面が支配的な表面の単純な仮定を超えた複雑さを示していること
単一の不透明成分と混合された結晶性水氷の粒子。解釈を提示します
以下に要約する、さまざまな可能な材料を使用するモデルを比較することによって導き出されます。
•マグネタイトは、1.3〜2.5の赤い傾斜があるため、モデルの適合に適した材料であることがわかります。
µmは、水氷と組み合わせると、スペクトルの連続体との良好な一致を提供します。
ソリンのような有機物の存在を必要とします。特に、黒ずみ剤に注意してください
マグネタイトとアモルファスカーボンやバルクなどの中性材料を組み合わせたもの
CM2コンドライトマーチソンのサンプルは、低アルベドの表面を調査するのに役立ちます。
ネレイドのものと同様にニュートラルな色の氷が豊富なオブジェクト。
•1.5µm付近の水氷吸収機能は、純粋なモデルによって十分に説明されています。
スペクトル的に赤みがかった連続体と混合された結晶性の水氷、2.0 µmの特徴は難しい
同時に説明します。バンドに適合する結晶氷とアモルファス氷の両方のモデル
2.0 µmフィーチャーの深さは、一般に1.5 µmフィーチャーの深さを過大に予測します。モデル
純粋な結晶氷を使用すると、2.0 µmバンドの観察された形状に低品質のフィットが生成されます。
深さに関係なく、純粋なアモルファス氷を使用したモデルと比較した場合。
•アモルファス氷と結晶氷の両方の混合を可能にすることで、この不一致を解決できる可能性がありますが、
より高いSNR観測（特に2.0 µmバンド）を達成する必要がある可能性があります。
分離するための狭い1.65µmバンドのより高いスペクトル分解能の観察
他の散乱シナリオ（サブミクロンサイズの粒子の存在など）からのこの影響または
この作業では試みられない、氷帯特性の温度依存性の変化
制約します。
•ネレイドの表面に結晶質またはアモルファス氷が存在することを理解できた
さまざまなメカニズムが時間の経過とともにその表面に作用して、あるフォームを別のフォームに処理する可能性があるため、いくつかの異なるコンテキストから。ネレイドがで3番目に大きい衛星であることを考えると
混沌とした惑星系、その熱履歴に対する制約は補完的であることを意味するかもしれません
その影響または混乱の履歴に対する制約。
•最適なモデルが適合します（最小のχ2R）結晶相とアモルファス相の両方の混合物を組み込む
2.0 µmの吸収機能の特性の違いによる氷の。ほとんどの場合
一般的に、この発見は、使用された実験室の氷サンプル間で異なる特性を意味します
私たちのモデルとネレイドの表面に存在する氷の中で。さらに、Nereidの〜60Kの表面温度は、実験室での研究によって特定された体制に近いです（Mastrapa＆ブラウン2006）エネルギー粒子を介してアモルファス状態に処理された場合、結晶氷
衝撃は、その結晶形のスペクトル特性を保持します。ネレイスの特性
表面は、そのような形態の水氷を調査する理想的な機会を提供するかもしれません。