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碳氢化合物雾霾使冥王星比预期的凉爽

时间：2022-01-17 09:25:02 来源：

艺术家通过冥王星在基岩水冰山地上方的大气雾度层上对月亮Charon的印象，印象部分是由暗红色的雾度颗粒沉积而成。

NASA的“新视野”航天器观测表明，冥王星比预期的要冷得多，这表明大气雾霾是一种新颖的冷却机制。

行星大气中的气体成分通常决定了热量散发到大气中的程度。但是，对于矮行星冥王星来说，根据其大气成分预测的温度要远远高于美国宇航局“新视野”号航天器在2015年进行的实际测量。

11月16日发表在《自然》杂志上的一项新研究提出了一种由雾霾粒子控制的新颖冷却机制，以解释冥王星的寒冷气氛。

加州大学圣克鲁斯分校地球与行星科学助理教授张Zhang说：“自从我们首次从新视野获得温度数据以来，这一直是个谜。”“冥王星是我们知道的第一个行星体，大气能量的预算主要由固相雾度粒子而不是气体主导。”

冷却机制包括雾状颗粒吸收热量，然后释放出红外辐射，通过向空间辐射能量来冷却大气。结果是大气温度大约为70开氏度（负203摄氏度，或负333华氏度），而不是预测的100开氏度（负173摄氏度，或负280华氏度）。

在由新视野拉尔夫/多光谱可见光成像相机拍摄的这张图像中，冥王星的雾度层是可见的，并生成了用于复制真实色彩的计算机。阴霾是由阳光引发的氮气和甲烷化学反应产生的，导致小颗粒向表面生长并沉降。

张说，詹姆斯·韦伯太空望远镜应该可以探测到冥王星大气层中雾霾粒子产生的多余红外辐射，这可以证实他的团队在2019年计划发射后的假设。

在《新视野》拍摄的冥王星图像中可以看到大量的大气霾。霾是由高层大气中的化学反应引起的，在大气中，太阳发出的紫外线使氮和甲烷电离，氮和甲烷反应形成直径数十纳米的微小碳氢化合物颗粒。当这些细小颗粒沉入大气中时，它们会聚在一起形成聚集体，聚集体随着下降而逐渐变大，最终沉降到表面上。

张说：“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带红色和棕色的物质有关。”

研究人员对研究雾霾粒子对其他行星体，例如海王星的卫星海卫一和土星的卫星土卫六的大气能量平衡的影响感兴趣。他们的发现也可能与对大气朦胧的系外行星的调查有关。

Zhang的合著者是约翰·霍普金斯大学的行星科学家，New Horizo​​ns任务的共同研究员Darrell Strobel，以及位于山景城的NASA艾姆斯研究中心的科学家Hiroshi Imanaka，他研究行星大气中的霾粒子的化学性质。这项研究是由美国宇航局资助的。

出版物：张曦等人，“阴霾加热冥王星的大气层，却不能解释其低温”，自然551，352–355（2017年11月16日）doi：10.1038 / nature24465


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