Observations of the D/H ratio in Methane in the atmosphere of Saturn's moon, Titan - where did the Saturnian system form?
关于太阳系形成的细节仍有很大争议。关于巨行星的形成位置，以及挥发性物质在整个原始行星系中的混合程度，仍然存在疑问。对太阳系各天体的氘化水平的研究，是一种很有希望帮助揭示行星形成历史的诊断方法。例如，土卫六大气中甲烷的D/H比可以用来诊断巨型行星形成区域内太阳星云的初始条件，并可以帮助我们确定土卫六（以及土星系统）在哪里吸积了挥发性物质。泰坦的氘化水平也对泰坦大气成分的来源和长期演变有影响。我们展示了使用双子望远镜上的NIFS光谱仪在1.58微米窗口内进行观测的结果，并使用VSTAR逐线传输模型对我们的数据进行了建模，该模型得出土卫六大气层的D/H比为143+/-16）x 10^{-6} [1]。目前，我们正在使用1.2-1.7微米范围内甲烷的新的线参数集对Gemini高分辨率GNIRS光谱进行建模[2]。
2013-02-19 astro-ph.EP
Toward Alternative Earths' Habitability of Solar System Bodies at Earth's Orbit
本研究评估了迁移至地球轨道的太阳系天体，发现火星最可行，土卫六有长期潜力，为行星工程和人类生存提供新思路。
2025-09-08 astro-ph.EP
Resonance locking in giant planets indicated by the rapid orbital expansion of Titan
行星系中的潮汐效应是自然卫星轨道迁移的主要驱动力。它们是天体内部深处发生的物理过程的结果，其影响很少从表面成像中观察到。对于巨大的行星系统，潮汐迁移率是由行星中知之甚少的耗散过程决定的，标准理论认为轨道膨胀率与距离的1 1/2次方成反比，这意味着土星最大的卫星土卫六等外卫星几乎没有迁移。在这里，我们使用卡西尼号航天器获得的两个独立测量来测量土卫六的轨道膨胀率。我们发现土卫六迁移远离土星在11.3 $\pm$ 2.0厘米/年，对应于Q $\simeq$ 100的土星潮汐品质因数，和大约10 Gyr的迁移时间尺度。这种快速的轨道扩张表明土卫六的形成距离土星很近，并且已经向外迁移到了现在的位置。我们对土卫六和其他五颗卫星的研究结果与共振锁定潮汐理论的预测一致，该理论由行星内部的惯性波激发维持。相关的潮汐膨胀对轨道距离只有微弱的敏感性，这促使人们对土星卫星系统的演化历史进行了修正。共振锁定机制可以在其他系统中运作，例如恒星双星和系外行星系统，它可能允许潮汐耗散发生在比以前认为的更大的轨道间隔。
2020-06-11 astro-ph.EP
Seismic Signals from Waves on Titan's Seas
地震学是推断地球深部内部结构的主要工具，也可能是推断太阳系其他行星体的主要工具。陆地地震学受到海洋产生的微地震信号的影响，这对地震探测能力设定了下限，但也提供了强大的能源来推断从局部到大陆尺度的内部结构。土卫六是太阳系中唯一一个表面有永久液体的地方，未来的着陆器任务可能会携带地震包。因此，微地震的存在将是非常有益的内部研究，但也用于检测风暴产生的波浪在湖泊远程。我们根据模拟的全球环流模型内部结构预测的风速，估计了土卫六上微震信号的强度。我们发现，风速超过2 m/s的风暴将产生一个信号，该信号可以通过高质量宽带传感器在全球范围内观察到，并且可以通过太空地震仪（例如InSight）在一千公里的距离内观察到。目前在火星表面运行的仪器。
2019-05-27 astro-ph.EP physics.geo-ph
Measurements of Titan's Stratospheric Winds during the 2009 Equinox with the eSMA
本研究利用eSMA观测了土卫六2009年春分前后的上平流层纬向风，测得风速存在显著上升，并结合过往观测与环流模型分析了其季节变化特征。
2024-04-12 astro-ph.EP
Mysterious eclipses in the light-curve of KIC8462852: a possible explanation
除了数千颗“常规”系外行星候选者外，开普勒卫星还发现了一些表现出特殊日食事件的恒星。它们很可能是由在恒星前面经过的解体的天体引起的。然而，天体的性质和遮蔽事件，如在KIC 8462852中观察到的，仍然是神秘的。一群彗星或人造外星巨型结构被提出来解释后一个物体。我们探讨了这种日食是由围绕主星运行的大质量母体的尘埃云引起的可能性。我们假设一个巨大的物体和一个围绕物体的尘埃云的简单模型。然后，我们使用数值积分来模拟云的演化，它的母体，以及由此产生的光变曲线，因为它们的轨道和过境的恒星。我们发现，只有四个被尘埃云笼罩的物体才有可能重现KIC 8462852光变曲线的基本特征。它们都在相似的轨道上，而且这些模型只需要少数自由参数，这一事实为这一假设提供了额外的支持。这个模型提供了一个替代彗星的方案。有了这样的物理模型，目前，没有必要援引外星人的巨型结构来解释这些光变曲线。
2016-12-22 astro-ph.EP
The large obliquity of Saturn explained by the fast migration of Titan
行星的倾斜度是其赤道和轨道平面之间的倾斜度。预计巨行星的形成几乎是零。因此，在土星形成后，一定有某种动力机制使它倾斜到了目前的26.7°。这一事件传统上被认为发生在4个多亿年前的行星迁移后期，因为土星的自旋轴进动和海王星的节点轨道进动模式之间的共振交叉。在这里，我们表明Lainey等人（2020）测量的土卫六的快速潮汐迁移与这种情况不相容，并且它为土星目前的潮汐提供了新的解释。土卫六的一次重大迁移将阻止任何早期的共振，使之前对土星倾斜所设定的晚期行星迁移的限制失效。相反，我们认为共振是最近遇到的，大约1 Gyr前，迫使土星的倾斜度从一个小值（可能小于3°）增加到目前的状态。这种情况表明，土星的标准化极转动惯量位于0.224和0.237之间。我们的发现为土星，木星以及可能的巨型系外行星在多个系统中的自旋轴演化带来了一个新的范例，其中，行星不是一劳永逸的，而是由于其卫星的迁移而不断演化。
2021-10-08 astro-ph.EP
Exosphere-Mediated Migration of Volatile Species On Airless Bodies Across the Solar System
表面结合的外逸层促进了挥发性物质在几乎没有空气的物体表面上的迁移。然而，这种运输要求身体既能形成又能保持外逸层。要形成升华散逸层，需要物体表面足够温暖，使表面挥发物升华;要保留散逸层，弹道逃逸和光破坏率以及其他损失机制必须足够低。在这里，我们构建了一个简单的自由分子模型的挥发性解吸/升华形成的外太空球。我们认为，形成和保留外逸层的条件，在整个太阳系的常见挥发性物种，并探讨如何三个过程（解吸/升华，弹道损失，和光破坏）形状外逸层动力学上的无空气机构。我们的模型发现，木卫四的CO2外逸层过于密集，无法通过撞击产生的挥发物来维持，但仅通过7公顷暴露的CO2冰就可以维持。我们预测了木卫四的CO2外逸层与其他伽利略卫星的峰值表面位置，这可以通过JUICE观测进行测试。我们的模型发现，为了保持土卫八的双色外观，它的黑暗卡西尼区域可能有未解决的水冰暴露，也许在亚分辨率的撞击坑中，占其表面的0.06%。在天王星系统中，我们发现Ariel，Umbriel，Titania和Oberon上的CO2沉积物不太可能通过撞击传递，但与磁层起源或内源性来源一致。我们认为，外大气层介导的挥发性运输可能会产生这些卫星的领先/尾随CO2的不对称性，并可能是一个季节性的春分功能，可以在很大程度上消除了挥发性迁移在天王星至。我们计算出，在一个季节性的循环中，大约2.4-6.4 mm厚的CO2层可以在天王星的大卫星表面迁移…
2022-05-25 astro-ph.EP
Multifractal topography of several planetary bodies in the Solar System
地形是行星体内部和外部过程的表现。因此，测高术（地形学的研究）是一种解读行星动态的方法。为此目的，高度和坡度的统计数据可以用不同的工具在地方和全球范围内加以描述。我们建议在这里使用多重分形的方法来描述地形领域。该理论既包含了场的高度、斜率等统计矩，又考虑了尺度不变性。与广泛使用的分形形式相反，多重分形能够描述地形场的不连续性。正如我们通常观察到的并置粗糙和光滑在给定的规模，多重分形框架似乎是适当的高程研究。本文对地球、火星、水星和月球的全球尺度数据进行了分析，发现当尺度大于10km时，统计结果与多重分形理论符合得很好。令人惊讶的是，分析表明，所有的机构具有相同的分形行为的尺度小于10公里。我们假设地幔的动力学地形可能是大尺度下的解释，而较小尺度的行为可能与弹性厚度有关。
2018-05-29 astro-ph.EP
Towards an explanation of orbits in the extreme trans-Neptunian region: The effect of Milgromian dynamics
Milgromian动力学（MD或MOND）是唯一的预测运动的星系从其恒星和气体的分布在一个显着的协议与观测到目前为止。在太阳系中，分子动力学预言了一些可能不可忽略的动力学效应的存在，这些动力学效应可以用来约束分子动力学理论中的自由度。已知的极端海王星外天体（ETNO）的近日点辐角、升交点经度和倾角的分布高度不均匀; ETNO是近日点距离大于海王星轨道，半长轴大于150 au，小于$\sim1500$ au的天体。这就好像这些物体被某种外力系统地扰动了。我们研究了一个假设，即ETNO令人困惑的轨道特征是MD的结果。我们建立了一个包含外场效应的太阳系动力学模型，预计外场效应将是MD在ETNOs区的主要效应。我们使用的约束条件的强度EFE来自无线电跟踪的卡西尼号航天器。我们进行了几个数值实验，集中在原始（随机）ETNO在MD的长期轨道演化。EFE可以产生ETNO的轨道要素的明显不均匀分布，这些分布与空间轨道的取向有关。如果我们要求EFE单独负责塞德娜和2012 VP $_{113}$的分离，那么这些分布与目前观察到的ETNO统计数据不一致，除非EFE四极强度参数$Q_{2}$的值不太可能（概率< 1 $\%$）根据卡西尼数据。
2017-03-22 astro-ph.EP
Dynamics and Clouds in Planetary Atmospheres from Telescopic Observations
本文综述太阳系行星、泰坦及系外行星的大气结构、气溶胶、化学与动力学，强调两类研究的双向知识迁移，并提出可用现有及未来光学/红外望远镜开展的课题。
2023-12-09 astro-ph.EP
Cryogenic-specific reddish coloration by cryoplasma: New explanation to color diversity of outer solar system objects
外太阳系冰体的红色和颜色多样性是了解太阳系现状和历史的重要线索之一。然而，颜色分布的起源仍然存在争议。在这里，我们展示了红色的颜色，这是稳定的，只有在低温下在实验室实验。在85 K下，用含氮低温等离子体辐照含甲醇和水的冰，产生微红色。当冰被加热时，红色在视觉上褪色并在120-150 K时消失，不像众所周知的耐火有机托林，即使加热到室温也是稳定的。这种在低温条件下的红颜色的温度依赖性可以为太阳系外的太阳附近没有红外颜色提供一个新的可能的解释。我们的结果表明，一种低温环境下特有的红色物质对于研究外太阳系的颜色多样性和形成机制是有用的。
2020-03-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
On the Capture of Interstellar Objects by our Solar System
最近的星际彗星的访问，随着太阳轨道上的小天体的不断发现的动机，本文研究捕获的对象最初双曲线轨道由我们的太阳系。使用合奏的$\sim500$百万数值实验，这项工作概括了以前的治疗方法，通过计算捕获截面作为渐近速度的函数。所得的速度相关的截面然后可以与任何相对速度的分布进行卷积，以确定进入物体的捕获率。这种卷积是针对通常的麦克斯韦分布以及从行星系喷出的岩石碎片的速度分布进行的。我们还构建了一个解析描述的捕获过程，提供了一个解释的功能形式的捕获截面在高速和低速限制。
2021-02-16 astro-ph.EP
On The Spin Dynamics of Elongated Minor Bodies with Applications to a Possible Solar System Analogue Composition for `Oumuamua
第一个星际天体1 I/2017 U1（'Oumuamua）表现出几个独特的特性，包括极端的长宽比，缺乏典型的彗星挥发物，以及偏离开普勒轨道。有几位作者假设，非重力加速度是由彗星释气或辐射压力造成的。在这里，我们调查的自旋动力学的`Oumuamua下的高表面积分数活动和辐射压力的作用。我们证明，一系列的瞬态射流迁移整个照明表面不会产生长期增加的自旋速率。我们产生了3D翻滚模拟，近似的表面覆盖射流的动态，并表明，由此产生的合成光变曲线和周期图是合理的与观察一致。此外，我们证明了辐射压力也产生一个稳定的自旋态。虽然一氧化碳（CO）已被驳回作为一个可能的促进剂，因为它的非检测排放的$\textit{Spitzer}$，我们表明，从表面的特点是由一个温和的覆盖部分CO冰的放气可以满足非弹道动力学的一个合理的范围内假设的体积密度和表面的doses。然而，CO排放的$\textit{Spitzer}$上限与提供加速所需的CO产量不一致。尽管如此，一个特别但物理上合理的解释是，在监测轨迹的时间内，活动水平变化很大。我们重现了Micheli等人（2018）提出的天体测量分析，并验证了非重力加速度与释气的随机变化一致。
2021-07-14 astro-ph.EP
Flipping minor bodies: what comet 96P/Machholz 1 can tell us about the orbital evolution of extreme trans-Neptunian objects and the production of near-Earth objects on retrograde orbits
几乎所有已知的极端海王星外天体（ETNO）的近日点角都接近0度。现有的观测偏差强烈倾向于检测近日点接近0度和180度的ETNO，但没有发现180度的物体。到目前为止，还没有合理的解释来解释这种不寻常的模式。在这里，我们研究彗星96 P/Machholz 1，一个奇怪的近地天体（NEO），可能提供的关键，以解释令人费解的集群的轨道周围的参数近日点接近0度最近发现的人口ETNO的动力学演化。96 P/马赫霍尔茨1号彗星目前与木星处于Kozai共振，因此它的近日点辐角值在最短的近日点（最高离心率和最低倾角）总是接近0度，在最短的远日点（最长的近日点距离，最低离心率和最高倾角）附近约为180度。如果这个物体是已知ETNO的动力学模拟物（尽管有限），这意味着大质量扰动必须将它们限制在轨道参数空间中。此外，它的未来动力学演化表现为当它的偏心率被激发到一个很高的值时，它的轨道翻转了近180度，绕着它的长轴滚动。在数值积分中加入后牛顿项后，这种不寻常的行为得以保留，这也可能有助于了解逆行轨道上近地物体的产生。
2014-11-06 astro-ph.EP
On the Instability of Saturn's Hypothetical Retrograde Co-orbitals
我们发现了一个有趣的事实，即土星的虚拟逆行共轨道，或与土星逆行1：1共振内的小天体，在我们的数值模拟中是高度不稳定的。它表明，在木星的存在下，逆行的共轨道将在1000万年的时间尺度内从土星的共轨道空间中喷出。这个场景让我们想起了土星特洛伊的不稳定性，这是由大不平等和世俗共振造成的。因此，我们对这两种机制进行了深入的研究，并证明了大不等式提出的逆行共振重叠不能解释逆行共轨的不稳定性，因为在低偏心率下与木星的逆行2：5共振很弱。然而，我们发现，$ν_5$和$ν_6$长期共振有助于偏心率的缓慢增长，因此，可能是土星逆行共轨空间内的不稳定性的主要原因。
2019-07-02 astro-ph.EP
