两年前,一艘地球飞船以每小时 31,000 英里的惊人速度飞过冥王星,那是一个慵懒、朦胧、疯狂的一天。
新视野号 拍了一堆快照,对冥王星的大气层进行了一些快速测量,并将它们全部传回,让行星科学家们得以近距离观察这个遥远的矮行星。
他们发现的一个更奇特的事情是,冥王星大气层的薄雾比我们之前的观察结果要厚得多。这块冰冷岩石的大气层也比早期估计的要冷得多,最高温度为 -333.4 华氏度(比预期的低 50 多度,即使考虑到它距离太阳的距离大约是地球的 40 倍)。
现在,发表在《自然》杂志上的一项研究将这两个大气层观测联系起来。加州大学圣克鲁兹分校的行星科学家张希(Xi Zhang)及其同事开发的计算机模型表明,上层大气中的微小液滴形成的薄雾很可能散射了太阳光,阻止了热量到达行星表面。
张希在声明中说:“自我们从新视野号获得温度数据以来,这一直是个谜。冥王星是我们所知的第一个行星体,其大气能量收支不是由气体,而是由固相的薄雾颗粒主导。”
我们也会时不时地在地球上看到朦胧的天空,当固体颗粒悬浮在空气中时——从水雾,到火灾产生的灰烬和烟尘,再到构成浓重雾霾的有毒液滴。但在地球上,行星的整体温度是由我们大气层中气体的分布决定的。而在冥王星上,作者认为,薄雾可能更有影响力。
这种薄雾似乎是由大的碳氢化合物液滴组成的,它们在高层大气中形成,当太阳的紫外线从甲烷和氮气颗粒中剥离电子时,就会产生。高层大气。反应有助于形成固态的碳氢化合物颗粒。但是形成的东西最终还是会落下。在重力的作用下,碳氢化合物被拉回地表,开始结合,最终形成浓厚的薄雾。它不会完全阻挡阳光,而是吸收并重新散射它,理论上会使大气层的一部分变暖,同时使冥王星的大部分区域保持寒冷。
我们知道,颗粒可以在地球上反射太阳光。火山喷发后,我们将散射阳光的气溶胶送入大气层,我们就已经看到了这一点。有些人甚至提出模仿这种现象来缓解气候变化的影响。但我们的行星并不是由这个过程主导的,或者至少在过去的几十亿年里不是这样。
如果冥王星的大气层与我们的以及其他附近行星的大气层截然不同,这可能有助于科学家们扩展他们对系外行星大气层的理解。但目前,一篇相关的论文[付费阅读]指出,这只是基于新视野号数据和一个复杂的计算机模型的一个好的猜测,而不是对薄雾成分的直接观测。还有其他理论在流传,试图解释冥王星的低温,包括将寒冷归咎于大气层中的气体。幸运的是,作者们将在詹姆斯·韦伯太空望远镜于 2019 年发射时有机会检验他们的想法。该天文台可以探测红外光,而朦胧的冥王星大气层在散射阳光时会发出这种光。研究人员只需要等待,看看望远镜发出的光是否能证实他们“光明”的想法。