Ion densities and magnetic signatures of dust pickup at Enceladus
Ion densities and magnetic signatures of dust pickup at Enceladus
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土卫二吸尘器的离子密度和磁特征
DOI：
10.1002/2013ja019440
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发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
M. K. Dougherty
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kriegel;S. Simon;P. Meier;U. Motschmann;J. Saur;A. Wennmacher;D. F. Strobel;M. K. Dougherty
土卫二的带电尘埃羽流已经被证明强烈地改变了等离子体结构。因此，我们分析尘埃的磁特征来约束尘埃羽流。首次研究了纳米颗粒与其等离子体环境之间的相互反馈。我们的模型结合了A.I.K.E.F.（自适应离子动力学电子流体）代码的等离子体模拟和气体和尘埃羽流三维剖面的蒙特卡罗模拟。我们考虑了卡西尼号几个仪器的数据：中性羽流模型与INMS数据非常吻合，而峰值离子密度的理论预测与CAPS数据进行了比较，尘埃的特性是通过将我们的结果与最近E14-E19飞掠的MAG数据进行比较得到的。我们的主要结果是：(1)由于离子中性的化学性质，h30 +是羽流中的主要离子种类；(2) CAPS观测到的高纳米颗粒密度需要提高有效电离频率来实现准中性；(3)纳米颗粒拾取电流对电流系统的贡献很小；即，尘埃的主要贡献来自电子吸收；(4)纳米颗粒的拾取在磁场特征中清晰可见，甚至包括遥远的遭遇E15；(5) MAG数据显示带电尘羽向南延伸了至少4个土卫二半径；(6)纳米颗粒对电流的改变是卡西尼号没有探测到磁场强度减弱的令人惊讶的事实的原因。
Encedalus' plume of charged dust has been shown to strongly modify the plasma structures. Therefore, we analyze the magnetic signatures of dust to constrain the dust plume. For the first time, the mutual feedback between the nanograins and their plasma environment is investigated. Our model combines plasma simulations by means of the A.I.K.E.F. (Adaptive Ion‐Kinetic Electron‐Fluid) code with Monte Carlo simulations of the 3‐D profiles of the gas and dust plumes. Data from several instruments of Cassini are considered: the neutral plume model is in good agreement with INMS data, whereas theoretical predictions of the peak ion density are compared against CAPS data, and properties of the dust are obtained by comparing our results with MAG data from the recent E14–E19 flybys. Our main results are (1) due to the ion‐neutral chemistry, H3O+ is the predominant ion species within the plume; (2) the high nanograin densities observed by CAPS require an increased effective ionization frequency to fulfill quasi‐neutrality; (3) the nanograin pickup current makes only a minor contribution to the current systems; i.e., the major contribution of the dust arises from electron absorption; (4) the pickup of nanograins is clearly visible in the magnetic field signatures, even including the distant encounter E15; (5) MAG data indicate a southward extension of the charged dust plume of at least 4 Enceladus radii; (6) the modification of the currents by the nanograins is responsible for the surprising fact that Cassini did not detect a region with a reduced magnetic field strength.
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影响因子：
--
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通讯作者：
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通讯作者：
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