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碳氢化合物阴霾使冥王星冷却器超出预期

发布时间:2018-05-15 浏览次数:77

一位艺术家对月球观点的印象通过冥王星的大气霾层,在基岩水冰的山脉景观之上,部分地沉积了黑暗,微红的雾状颗粒。信贷:X.刘

来自美国宇航局新地平线的观测航天器表明,冥王星比预测的要冷得多,表明大气霾作为一种新颖的冷却机制。 / em

行星大气的气体组成通常决定了大气中有多少热量被捕获。然而,对侏儒行星冥王星而言,基于其大气成分的预测温度远高于美国国家航空航天局新视野航天器2015年的实际测量结果。

11月16日发表在“自然”上的一项新研究提出了一种由雾霾颗粒控制的新型冷却机制,以解释冥王星的寒冷气氛。

第一作者,加利福尼亚大学圣克鲁兹分校地球与行星科学助理教授Xi Zhang说:“自从我们首次获得新视界的温度数据以来,这一直是个谜。 “冥王星是我们知道的第一个行星体,大气能量预算由固态雾霾颗粒而不是气体支配。”

冷却机制包括雾气颗粒吸收热量,然后发射红外辐射,通过向太空辐射能量来冷却大气。其结果是大气温度为大约70开尔文(零下203摄氏度或零下333华氏度),而不是预测的100开尔文(零下173摄氏度或零下280华氏度)。

在New Horizo​​ns Ralph / Multispectral可见成像摄像机拍摄的图像和计算机生成的复制真彩色图像中,可以看到冥王星的霾层。烟雾是由阳光引发的氮气和甲烷的化学反应产生的,导致小颗粒生长并沉降到表面。
信用:NASA / JHUAPL / SwRI

根据张的说法,詹姆斯韦伯太空望远镜可以探测到冥王星大气中霾颗粒的多余红外辐射,从而在望远镜计划在2019年发射后确认其团队的假设。

新视野拍摄的冥王星图像中可以看到大量的大气霾。雾霾是上层大气中化学反应的结果,太阳的紫外线辐射使氮气和甲烷电离,反应形成几十纳米直径的微小碳氢化合物颗粒。当这些微小的颗粒沉入大气中时,它们会粘在一起形成聚集体,随着它们下降,聚集体逐渐变大,最终沉降在表面上。

“我们相信这些碳氢化合物颗粒与冥王星表面图像中看到的红色和褐色物质有关,”Zhang说。

研究人员有兴趣研究雾霾粒子对其他行星体的大气能量平衡的影响,如海王星的月亮Triton和土星的月亮Titan。他们的发现也可能与调查具有朦胧气氛的系外行星有关。

张的合着者是约翰斯霍普金斯大学的行星科学家Darrell Strobel和新视野任务的共同研究人员,以及美国宇航局山脉景观研究中心的科学家Hiroshi Imanaka,他研究行星大气中雾滴颗粒的化学特性。这项研究由NASA资助。

出版物:Xi Zhang等人,“雾霾加热冥王星的大气,但解释了它的低温,”Nature 551,352-355(2017年11月16日)doi:10.1038 / nature24465

来源:UC圣克鲁斯


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