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Ion densities and magnetic signatures of dust pickup at Enceladus

Kriegel, H. und Simon, S. und Meier, P. und Motschmann, U. und Saur, J. und Wennmacher, A. und Strobel, D. F. und Dougherty, M. K. (2014) Ion densities and magnetic signatures of dust pickup at Enceladus. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 119 (4), Seiten 2740-2774. Wiley. doi: 10.1002/2013JA019440. ISSN 2169-9380.

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Kurzfassung

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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Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Ion densities and magnetic signatures of dust pickup at Enceladus
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kriegel, H.Institut für Theoretische Physik der Technischen Universität Braunschweig, Mendelssohnstrasse 3, 38106 Braunschweig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Simon, S.Institute of Geophysics and Meteorology, University of Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Meier, P.Institute for Theoretical Physics, TU Braunschweig, Braunschweig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Motschmann, U.Institut für Theoretische Physik, Technische Universität Braunschweig; uwe.motschmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Saur, J.Institute of Geophysics and Meteorology, University of Cologne, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wennmacher, A.Institute of Geophysics and Meteorology, University of Cologne, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Strobel, D. F.The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Laurel, MD 20723, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dougherty, M. K.Imperial College, LondonNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2014
Erschienen in:Journal of Geophysical Research: Space Physics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:119
DOI:10.1002/2013JA019440
Seitenbereich:Seiten 2740-2774
Verlag:Wiley
ISSN:2169-9380
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Enceladus; Hybrid; simulation; Cassini; MAG data; Dust
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben CASSINI (alt)
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung
Hinterlegt von: Brumm, Laura-Maria
Hinterlegt am:19 Nov 2014 09:08
Letzte Änderung:28 Feb 2023 14:45

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