科学家揭开木星和土星卫星神秘雷达特征的解决方案

由西南研究所高级研究科学家 Jason Hofgartner 博士领导的一项合作调查揭示了围绕木星和土星运行的冰卫星令人费解的雷达特征。这些天体的独特雷达属性与岩石行星和地球上大部分冰的雷达属性有很大不同，长期以来一直让研究人员感到困惑。

“已经发表了六种不同的模型，试图解释环绕木星和土星的冰卫星的雷达特征，”该研究的第一作者霍夫加特纳说，该研究发表在《自然天文学》上。“这些物体散射雷达的方式与火星和地球等岩石世界以及小行星和彗星等较小物体的散射方式截然不同。”

这些物体也非常亮，即使在它们应该更暗的区域也是如此。

“当我们仰望地球的月亮时，它看起来像一个圆盘，尽管我们知道它是一个球体。行星和其他卫星在望远镜中看起来也很像圆盘，”霍夫加特纳说。“在进行雷达观测时，圆盘的中心非常明亮，而边缘则暗得多。这些冰冷卫星从中心到边缘的变化与岩石世界截然不同。”

Hofgartner与NASA喷气推进实验室的 Kevin Hand 博士合作，认为这些卫星非凡的雷达特性，例如它们的反射率和偏振(光波在太空中传播时的方向)很可能得到解释相干反向散射对立效应 (CBOE)。

Hofgartner 说：“当你冲日时，太阳直接位于你身后，位于你和物体之间的连线上，表面看起来比在其他情况下要亮得多。” “这就是众所周知的对立效应。就雷达而言，发射器代表太阳，接收器代表你的眼睛。”

霍夫加特纳解释说，结冰的表面具有比正常情况下更强烈的反对作用。对于光在冰中反射的每条散射路径，在对立处都有一条完全相反方向的路径。因为两条路径的长度完全相同，所以它们连贯地结合在一起，导致进一步变亮。

在 1990 年代，发表的研究表明 CBOE 是冰卫星异常雷达特征的一种解释，但其他解释也同样可以很好地解释这些数据。Hofgartner 和 Hand 改进了 CBOE 模型的极化描述，还表明他们修改的 CBOE 模型是唯一可以解释所有冰卫星雷达特性的已发布模型。

霍夫加特纳说：“我认为这告诉我们，这些物体的表面及其深达数米的地下层都受到了极大的折磨。” “他们不是很统一。冰冷的岩石占据了整个景观，也许看起来有点像山体滑坡后的混乱局面。这可以解释为什么光会在这么多不同的方向上反射，从而给我们这些不寻常的偏振特征。”