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冥王星和卡戎,研究揭示卡戎红色极冠起源

时间:2019-08-16 22:42来源:科学研究
新豪天地登录网址 ,英国《自然》杂志近日发表的一项研究显示,曾经身为冥王星最大卫星的天体“卡戎”,其北极暗红色的极冠应是由被封闭的气体引起的。新发现有助于科学家解释

新豪天地登录网址 ,英国《自然》杂志近日发表的一项研究显示,曾经身为冥王星最大卫星的天体“卡戎”,其北极暗红色的极冠应是由被封闭的气体引起的。新发现有助于科学家解释这一极地特征的形成过程。 2006年,国际天文学联合会将冥王星和它原本的第一大卫星——冥卫一“卡戎”划入了矮行星之列,冥王星和“卡戎”就此成为太阳系内的一对共舞的双行星。此前,人们曾推测冥王星大气层中的甲烷被封闭在了矮行星“卡戎”北极地区,并逐渐转化为红色物质,但遗憾的是这一理论长期以来并无模型支持。 现在,“新视野”号探测器收集到的数据让天文学家有条件重新审视这一情形。“新视野”号由美国国家航空航天局于2006年发射升空,主要任务就是探测冥王星、“卡戎”以及位于柯伊柏带的小行星群,它是人类发射过的速度最快的太空设备,已于去年7月14日飞掠冥王星,并利用远程勘测成像仪拍摄到了迄今为止最为清晰的“卡戎”照片。 美国亚利桑那州洛厄尔天文台的威尔·葛兰迪及其同事,此次凭借“新视野”号的最新数据判断“卡戎”北极周边条件是否有支持捕捉并处理甲烷气体的可能。他们使用已知的冥王星和“卡戎”绕太阳运行轨道,对“卡戎”表面环境建立模型,结果显示,“卡戎”北极经历了漫长的连续低温时期,温度低到足以圈闭从冥王星大气层中逃逸的甲烷。而这样漫长的寒冬持续了100多年。同时,研究人员的模型还表明,正是由于矮行星“卡戎”寒冷的北极重见阳光,才引起甲烷转化成红色化学物质。

《中国科学报》 (2016-09-15 第2版 国际)

通过地球上的望远镜,天文学家更加仔细地观察了从冥王星发出的光芒,从中找寻这个星球组成的线索。结果发现冥王星的大气层主要是由氮气组成的,氮气比甲烷重,而且逃逸率更低。“所以那时人们认为,即使卡戎确实可以用这种方式获取大气层,这样的大气层也太过稀薄,无法探测。”来自弗吉尼亚州夏洛特思尔大学的罗伯特•约翰森(Robert Johnson)说道。

研究揭示卡戎红色极冠起源

编译自New Scientist, Pluto and its moon snuggle under a shared atmosphere

本报讯 近日《自然》杂志发表的一项研究显示,冥王星最大的卫星卡戎北极的暗红色极冠可能由被封闭的气体引起。对新视野号所拍图像进行分析并对冰盖演化情况的建模有助于解释这一极地特征是如何形成的。此前人们推测冥王星大气层中的甲烷被封闭在卡戎北极地区,并逐渐转化为红色物质,但是并无模型支持。

卡戎大约有冥王星一半大小,而且它绕着这个矮行星运行的轨道半径要比月亮跟地球之间的距离小得多。早在80年代,一些研究就指出这两个星球之间可能存在气体交换,但是那些研究假设的是冥王星的大气层主要是由甲烷组成的,以及这种气体可以相对高的速度逸出。

新视野号收集到的数据让美国亚利桑那州弗拉戈斯塔夫洛厄尔天文台Will Grundy及同事得以判断卡戎北极周边条件是否支持捕捉并处理甲烷气体。使用已知的冥王星和卡戎绕太阳运行轨道对卡戎表面环境建立模型,结果显示卡戎北极经历了漫长的连续低温时期,温度低到足以圈闭从冥王星大气层中逃逸的甲烷。这样漫长的寒冬持续了100多年。模型还显示,卡戎寒冷的北极重见阳光,引起甲烷产物转化成红色化学物质。

新豪天地登录网址 1基于数学建模的冥王星表面想象图,太阳只是遥远的亮点,低垂在天空中的巨大月亮就是卡戎。图片来源:ESO

膨胀的大气层

现在约翰森和他的团队已经更新了冥王星大气层上层的模型,新模型将氮气分子移动和碰撞方式也考虑在内。他们的模型表明这个矮行星的大气要比原先想象的温暖,而且厚度大约是之前估计的三倍。

这也就意味着,大气层延伸得足够远,远到一些气体可以被卡戎的引力拉走,薄薄地覆盖住卡戎。NASA(美国宇航局)的新地平线号飞船将在2015年7月飞经冥王星。位于科罗拉多巨石城西南研究所的新地平线项目指挥阿兰•斯特恩(Alan Stern)说,飞船上携带了仪器以探测卡戎表面是否存在大气层,并且可以分析出大气层的成分。

了解卡戎表面气体的种类和浓度对判断它的大气层是来自于冥王星还是由其它方式产生的很重要。这个稀薄的大气层也同样有可能是气体通过间歇泉或者火山喷口,从卡戎内部跑出来形成的。斯特恩最新的研究表明行星表面的彗星撞击也有可能释放出气体云,形成暂时的大气层。

但是,如果冥王星和卡戎确实披着同一件披风的话,这个系统就是星球之间气体交换活生生的例子,可以帮助我们完善模型来描述星系其它地方的现象。

“我们认为宇宙中每时每刻都有这种气体交换发生,比如双星系统或者是靠近它们的恒星太近的系外行星。”约翰森说,“计算和计算机模型是一回事。在这我们有一艘宇宙飞船即将飞过(冥王星)并且直接验证我们的仿真,这太令人兴奋了。”(编辑:Ent)

数学模拟表明,冥王星大气层中的氮气可能会流到它的卫星卡戎上。如果这点可以被确认,那么冥王星和卡戎将成为我们已知的第一个行星同它自己的卫星共享大气层的例子。

来抱抱,冥王星。这个遥远寒冷的矮行星可能与它最大的卫星一起披着一件薄薄的披风。

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