カリストの希薄で衝突する大気

カリストの氷の表面が昇華して水蒸気が浮いてきたところを放射線が分解してO2、H2、H2Oが混合した大気の出来上がり。詳しくは来年打ち上げられるJUICEが2030年ごろから送ってくるデータ待ち。以下、機械翻訳。
カリストの希薄で衝突する大気
2021年7月26日に提出
並列処理を利用するシミュレーションツールは、カリストの2D、単一および多成分雰囲気での分子動力学を記述するために開発されています。これは、カリストの表面全体に正午から深夜までの温度勾配を実装し、昇華した水蒸気を導入することにより、放射線分解生成物で構成されるカリストの1D大気における衝突の役割に関する以前の研究（Carberry Mogan et al。、2020）を拡張したものです。単一種、弾道および衝突のO2、H2、H2O大気、およびO2 + H2O大気を、さまざまな量のH2を含む3種大気と比較します。H2O蒸気圧は表面温度に非常に敏感であるため、密度は太陽直下点からの距離が増すにつれて数桁低下します。それに応じて、流れは衝突から弾道に移行します。O2 + H2O大気では、局所温度は太陽直下点付近のH2Oによって決定され、太陽直下点から距離が増加するにつれて遷移してO2によって決定されます。放射線分解によって生成されたH2がO2 + H2O + H2大気で無視できない場合、このはるかに軽い分子は、より重い種のスケールハイトよりもおよそ1桁大きいスケールハイトで、衝突によって局所的な温度を下げることができます。さらに、H2成分が十分に密度が高い場合、昼側で発生し、夜側の大気に沈殿する粒子が衝突によってエネルギーを蓄積し、それが表面温度に対して局所的な大気を加熱します。最後に、カリストにおけるH2の存在に対するこの研究の潜在的な影響について説明します


図1：H2O、H2、およびO2の温度分布（赤い実線）と表面フラックス
（それぞれ、実線、一点鎖線、および一点鎖線の青い線）カリストーの表面を横切って
太陽直下点（SSL =0◦）アンチソーラーポイント（SSL =180◦）。 ターミネーター（SSL =90◦）「昼側」（白い背景）と「夜側」（灰色の背景）を分離します。 ノート、
上記のように、H2表面フラックスに3つの異なる値を適用します。各値は青い破線で表され、大きさによって異なります。 そしてO2とH2フラックス
√T0として変化する表面全体の、約1.4　SSL =0◦からSSL =180◦へ。


図2：単一種の接線速度（上）と視線速度（下）、衝突（左）
弾道（右）H2O大気対太陽直下緯度（SSL; x軸、下）、距離
太陽直下点（x軸、上）、および半径方向の高度、r − rC（y軸）から。 エキソベースは、衝突大気中の黒い実線で表されます。 プロットの白い領域に注意してください
粒子が10個未満のセルを表します。


図3：O2 + H2O大気と太陽直下点の並進温度（カラースペクトル）
緯度（SSL; x軸、下）、太陽直下点からの距離（x軸、上）、および半径方向の高度、
r − rC（y軸）。 平均エキソベース、Knavg =KnH2OnH2O + KnO2　nO2　nH2O + nO2〜1は、で表されます
黒の実線とH2OおよびO2単一種大気で計算されたエキソベースは黒い破線で表されます。 プロットの白い領域は、＜10粒子。 並進温度との比較については、付録Eの図E.3を参照してください。
単一種のH2OおよびO2雰囲気で。


図4：温度（左）と数密度（右）のプロファイルと半径方向の高度、r / rC、衝突するH2雰囲気で。 正午の1Dシミュレーションの結果（色付きの破線）
C20から取得した（上）と真夜中（下）を2Dシミュレーションのものと比較します（色付きの実線）SSL =0◦およびSSL =180◦の場合
、 それぞれ。 名目上のエキソベース（Kn =`1Dおよび2D雰囲気のMFP（r）/ H（r）〜1）は、破線と実線で表されます。それぞれ黒い線。


5。結論
カリストの薄い大気はあまり制約されていませんが、理解することが重要です
存在すると考えられる種間の相互作用が大気をどのように決定するか
構造。これは、O2の表面密度を持つ大気をシミュレートすることによってここで調査されました
およびH2Oは、文献で提案されている値と一致しています。 H2は現在、観測上の制約はなく、密度の範囲は
H2を可能な限り最大の値にします。したがって、昇華水蒸気と放射線分解を含むカリストのモデル大気の2DDSMCシミュレーションの結果を提示しました。
太陽直下緯度による表面温度の変化に対するそれらの応答に焦点を合わせた製品、O2およびH2。単一コンポーネントの構造ですが、2D衝突
雰囲気は弾道シミュレーションと大きく異ならないことが示されました。
C20の1D結果と一致する多成分雰囲気の場合。 NS熱構造は、分子相互作用だけでなく、表面温度の日変化、およびH2が存在する場合、熱逃げと
付随する冷却。水蒸気の昇華は表面温度に非常に敏感であるため、密度は距離とともに数桁減少します。
太陽直下点と流れは、背景コンポーネント。グローバルO2コンポーネントを追加すると、H2Oは残ります
ターミネーターとローカルエキソベースへの衝突が強化されます。地元の雰囲気
温度は、太陽直下点と遷移の近くのより密度の高いH2Oによって決定されます
太陽直下点からの距離でO2によって決定されます。 H2が導入されると地域の気温に影響を与える重要または支配的な衝突パートナーになります。ただし、主に.1000km以内の重い種と相互作用するため
表面、上層大気の流れ、および脱出率は、単一種の2DH2雰囲気。 H2の大規模な昼から夜への輸送は生成します
ほぼ均一なエキソベースと夜側の雰囲気の加熱。非常に制約はありませんが、H2はO2と化学量論的に生成されます。これは、
カリストの雰囲気。その空間分布はH2Oのそれとは大きく異なるため、
低密度でさえ、それは観測されたHコロナロスらの重要な源である可能性があります。
（2017）ターミネーター領域の近くおよびそれを超えて。提示された結果は、
自己無撞着な3Dモデルがカリストの軌道運動を説明するために開発されました。