Variace tloušťky ledu na Saturnově měsíci Enceladu: Odhad na základě analýzy gravitačních a tvarových dat

Abstract

Enceladus is a small, icy moon of Saturn with an internal water ocean. Its internal structure, especially the thickness of the ice crust H and the radius of the rocky core RC, is the focus of ongoing research. Previous studies have solved inverse problems to study the internal structure and this work focuses on gravity data inversion and simulation of physical libration. In recent years, new studies have been published revisiting the Cassini data and proposing updated models of shape, gravity, and physical libration. The goal of this work is to develop a method for gravity data inversion and a simulation of physical libration and to apply them to these new models. We model Enceladus as a body consisting of three homogeneous layers: a rocky core, a water ocean, and an ice crust. RC, H, and the shape of the internal density discontinuities are determined so as to reproduce the observed external gravity field and to satisfy Airy isostasy of the ice crust as closely as possible. We show that the results of this inversion constrain RC to approximately 198-202 km, with only minor differences between the older models and the newer ones. Previous publications have been limited by the assumption of a hydrostatic core, whereas in this work the effect of core topography is investigated and it is found that it has a...

Enceladus je malý ledový měsíc Saturnu s vnitřním vodním oceánem. Jeho struktura, zejména tloušťka ledové slupky H a poloměr kamenného jádra RC, je předmětem sou- časného výzkumu. Předchozí studie řešily obrácenou úlohu k určení těchto parametrů, dále se věnujeme obrácené úloze v podobě inverze gravitačních dat, nebo simulaci lib- race. V posledních letech byly publikovány nové práce, které se vracejí k datům z mise Cassini a na jejich základě představují aktualizované modely tvaru, gravitačního pole a fyzikální librace. Cílem této práce je realizovat inverzi gravitačních dat a simulaci fy- zikální librace a aplikovat je na tyto nové modely. Enceladus modelujeme jako těleso složené ze tří homogenních vrstev: kamenného jádra, vodního oceánu a ledové slupky. Hledáme parametry RC, H a tvary vnitřních rozhraní tak, aby tato rozhraní generovala pozorované vnější gravitační pole a zároveň aby byla co nejlépe splněna Airyho izostáze ledové slupky. Ukázali jsme, že výsledky této inverze gravitačních dat omezují hodnotu RC na interval přibližně 198-202 km, a to jak pro starší, tak i pro novější modely tvaru a gravitačního pole uvedené ve výše citovaných pracích. Předchozí studie byly omezeny předpokladem hydrostatického jádra, my jsme zkoumali vliv topografie jádra a ukázali jsme, že má zásadní dopad na řešení...