Constraining the Positive Ion Composition in Saturn's Lower Ionosphere with the Effective Recombination Coefficient

Dreyer, JoshuaUppsala universitet,Institutionen för fysik och astronomi,Institutet för rymdfysik, Uppsalaavdelningen (författare)

The present study combines Radio and Plasma Wave Science/Langmuir Probe and Ion and Neutral Mass Spectrometer data from Cassini's last four orbits into Saturn's lower ionosphere to constrain the effective recombination coefficient α300 from measured number densities and electron temperatures at a reference electron temperature of 300 K. Previous studies have shown an influx of ring material causes a state of electron depletion due to grain charging, which will subsequently affect the ionospheric chemistry. The requirement to take grain charging into account limits the derivation of α300 to upper limits. Assuming photochemical equilibrium and using an established method to calculate the electron production rate, we derive upper limits for α300 of ≲ 3 × 10−7 cm3 s−1 for altitudes below 2000 km. This suggests that Saturn's ionospheric positive ions are dominated by species with low recombination rate coefficients like HCO+. An ionosphere dominated by water group ions or complex hydrocarbons, as previously suggested, is incompatible with this result, as these species have recombination rate coefficients > 5 × 10−7 cm3 s−1 at an electron temperature of 300 K.

Vigren, ErikUppsala universitet,Institutet för rymdfysik, Uppsalaavdelningen(Swepub:uu)erivi300 (författare)
Morooka, MichikoUppsala universitet,Institutet för rymdfysik, Uppsalaavdelningen(Swepub:uu)mimor108 (författare)
Wahlund, Jan-ErikUppsala universitet,Institutet för rymdfysik, Uppsalaavdelningen(Swepub:uu)janewahl (författare)
Buchert, Stephan C.Uppsala universitet,Institutet för rymdfysik, Uppsalaavdelningen(Swepub:uu)stbuc254 (författare)
Johansson, Fredrik L.Uppsala universitet,Institutet för rymdfysik, Uppsalaavdelningen,Institutionen för fysik och astronomi(Swepub:uu)frejo741 (författare)
Waite, Jack HunterSpace Science and Engineering Division, Southwest Research Institute, San Antonio, USA (författare)
Uppsala universitetInstitutionen för fysik och astronomi (creator_code:org_t)

Ingår i:The Planetary Science Journal: American Astronomical Society2:12632-3338

Av författaren/redakt...: Dreyer, Joshua; Vigren, Erik; Morooka, Michiko; Wahlund, Jan-Eri ...; Buchert, Stephan ...; Johansson, Fredr ...; visa fler...; Waite, Jack Hunt ...; visa färre...

Om ämnet

Kungliga biblioteket hanterar dina personuppgifter i enlighet med EU:s dataskyddsförordning (2018), GDPR. Läs mer om hur det funkar här.
Så här hanterar KB dina uppgifter vid användning av denna tjänst.