Umurhan, Orkan M., Grundy, William M., Bird, Michael K., Beyer, Ross ORCID: 0000-0003-4503-3335, Keane, James T., Linscott, Ivan R., Birch, Samuel ORCID: 0000-0002-4578-1694, Bierson, Carver ORCID: 0000-0002-6840-7187, Young, Leslie A., Stern, S. Alan, Lisse, Carey M., Howett, Carly J. A., Protopapa, Silvia, Spencer, John R., Binzel, Richard P., McKinnon, William B., Lauer, Tod R., Weaver, Harold A., Olkin, Catherine B., Singer, Kelsi N., Verbiscer, Anne J. and Parker, Alex H. (2022). A Near-surface Temperature Model of Arrokoth. Planet. Sci. J., 3 (5). BRISTOL: IOP Publishing Ltd. ISSN 2632-3338
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A near-surface thermal model for Arrokoth is developed based on the recently released 105 facet model of the body. This thermal solution takes into account Arrokoth's surface reradiation back onto itself. The solution method exploits Arrokoth's periodic orbital character to develop a thermal response using a time-asymptotic solution method, which involves a Fourier transform solution of the heat equation, an approach recently used by others. We display detailed thermal solutions assuming that Arrokoth's near-surface material's thermal inertia I = 2.5 W/m(-2) K-1 s(1/2). We predict that at New Horizons' encounter with Arrokoth, its encounter hemisphere surface temperatures were similar to 57-59 K in its polar regions, 30-40 K in its equatorial zones, and 11-13 K for its winter hemisphere. Arrokoth's orbitally averaged temperatures are around 30-35 K in its polar regions and closer to 40 K near its equatorial zones. Thermal reradiation from the surrounding surface amounts to less than 5% of the total energy budget, while the total energy ensconced into and exhumed out of Arrokoth's interior via thermal conduction over one orbit is about 0.5% of the total energy budget. As a generalized application of this thermal modeling together with other Kuiper Belt object origins considerations, we favor the interpretation that New Horizons' REX instrument's 29 +/- 5 K brightness temperature measurement is consistent with Arrokoth's near surface material being made of sub-to-few-millimeter-size tholin-coated amorphous H2O ice grains with 1 W/m(-2) K-1 s(1/2) < I < 10-20 W/m(-2) K-1 s(1/2) and which are characterized by an X-band emissivity in the range 0.9 and 1.
Item Type: | Journal Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Creators: |
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URN: | urn:nbn:de:hbz:38-694590 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.3847/PSJ/ac5d3d | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Journal or Publication Title: | Planet. Sci. J. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volume: | 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Number: | 5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Date: | 2022 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Publisher: | IOP Publishing Ltd | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Place of Publication: | BRISTOL | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 2632-3338 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Language: | English | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Faculty: | Unspecified | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Divisions: | Unspecified | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Subjects: | no entry | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Uncontrolled Keywords: |
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URI: | http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/69459 |
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