2.9.3.6
Surface Roughness, Infrared Beaming,
Self-Shadowing and Self-Heating . . . . . . . . 109
2.10 Surface Appearance and Cometary “Geology” . . . . . . . . . . . . . . 111
2.10.1
Regional Classification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
2.10.2
Textural Differences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
2.10.3
Impact Cratering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
2.10.4
Depressions, Pits, and Other Quasi-Circular
Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
2.10.5
Fracturing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
2.10.5.1
Torque-Induced and Other Possible
Tectonic Fractures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
2.10.5.2
Thermal Fractures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
2.10.5.3
Polygonal Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
2.10.6
Heat Trapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
2.10.7
Activity Induced Mass Wasting . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
2.10.8
Sedimentary Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
2.10.9
Activity in Dust-Covered Areas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
2.10.10 Dust Ponding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
2.10.10.1 The Surface Fluidization Mechanism . . . . . 154
2.10.11 Surface Changes in Smooth Terrains . . . . . . . . . . . . . . 156
2.10.12 Other Circular Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
2.10.13 Surface Dust Transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
2.10.14 Dune Pits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
2.10.15 Ice Exposures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
2.10.16 Other Surface Changes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
2.10.17 Evidence for Large-Scale Mass Loss . . . . . . . . . . . . . . 176
3 Gas Emissions Near the Nucleus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
3.1
Fundamentals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
3.2
Major Species and Their Emissions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
3.3
Minor Species . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
3.4
Gas Expansion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
3.4.1
The Initial Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
3.4.2
The Knudsen Number . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
3.4.3
Fluid Expansion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
3.4.3.1
Fluid Equations for Equilibrium Flow . . . . 216
3.4.3.2
The Initial Evolution of the Velocity
Distribution Function . . . . . . . . . . . . . . . . 220
3.4.3.3
Analytical Solutions for the Fluid
Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
3.4.4
The Knudsen Layer and Low Density Flow . . . . . . . . . 224
3.4.4.1
The Boltzmann Equation and the Direct
Simulation Monte Carlo Method . . . . . . . . 224
3.4.4.2
The Knudsen Penetration Number . . . . . . . 228
3.4.4.3
The Influence of Composition . . . . . . . . . . 232
xxxviii
Contents
Surface Roughness, Infrared Beaming,
Self-Shadowing and Self-Heating . . . . . . . . 109
2.10 Surface Appearance and Cometary “Geology” . . . . . . . . . . . . . . 111
2.10.1
Regional Classification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
2.10.2
Textural Differences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
2.10.3
Impact Cratering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
2.10.4
Depressions, Pits, and Other Quasi-Circular
Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
2.10.5
Fracturing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
2.10.5.1
Torque-Induced and Other Possible
Tectonic Fractures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
2.10.5.2
Thermal Fractures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
2.10.5.3
Polygonal Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
2.10.6
Heat Trapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
2.10.7
Activity Induced Mass Wasting . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
2.10.8
Sedimentary Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
2.10.9
Activity in Dust-Covered Areas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
2.10.10 Dust Ponding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
2.10.10.1 The Surface Fluidization Mechanism . . . . . 154
2.10.11 Surface Changes in Smooth Terrains . . . . . . . . . . . . . . 156
2.10.12 Other Circular Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
2.10.13 Surface Dust Transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
2.10.14 Dune Pits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
2.10.15 Ice Exposures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
2.10.16 Other Surface Changes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
2.10.17 Evidence for Large-Scale Mass Loss . . . . . . . . . . . . . . 176
3 Gas Emissions Near the Nucleus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
3.1
Fundamentals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
3.2
Major Species and Their Emissions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
3.3
Minor Species . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
3.4
Gas Expansion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
3.4.1
The Initial Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
3.4.2
The Knudsen Number . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
3.4.3
Fluid Expansion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
3.4.3.1
Fluid Equations for Equilibrium Flow . . . . 216
3.4.3.2
The Initial Evolution of the Velocity
Distribution Function . . . . . . . . . . . . . . . . 220
3.4.3.3
Analytical Solutions for the Fluid
Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
3.4.4
The Knudsen Layer and Low Density Flow . . . . . . . . . 224
3.4.4.1
The Boltzmann Equation and the Direct
Simulation Monte Carlo Method . . . . . . . . 224
3.4.4.2
The Knudsen Penetration Number . . . . . . . 228
3.4.4.3
The Influence of Composition . . . . . . . . . . 232
xxxviii
Contents