索非亚在冥王星的迷雾中找到了隐藏的线索
2015年,当“新视野”号宇宙飞船经过冥王星时,它的一幅图像显示出许多迷人的特征,那就是遥远的太阳系中这个寒冷的小行星有着朦胧的大气层。现在,新的数据可以帮助解释当太阳在37亿英里外的不寻常轨道上运行时,冥王星的薄雾是如何形成的。
美国宇航局红外天文同温层观测站(sofia)在飞机上对冥王星进行的远程观测显示,覆盖在冥王星上的薄雾是由非常小的粒子组成的,它们会在大气中停留很长时间,而不是立即落在冥王星表面。sofia数据显示,这些雾粒子正在被积极补充——这一发现修正了冥王星进入更冷的tai 空围绕太阳运行248年的轨道时的命运预测。研究结果发表在科学杂志《伊卡洛斯》上。
论文的第一作者、麻省理工学院华莱士天体物理观测站主任迈克尔·珀尔说:“冥王星是一个神秘的天体,这总是令人惊讶。”“在早期的远程观测中,有迹象表明可能存在大气层,但直到sofia的数据才提供了强有力的证据来证明它的存在。现在我们怀疑冥王星的大气层是否会在未来几年崩溃——它可能比我们想象的更灵活。”
索非亚在2015年7月新地平线飞越冥王星前两周研究了它。改进型波音747飞越太平洋,在一次掩星期间,近9英尺的望远镜瞄准了冥王星。遮挡是一种类似日食的现象。当冥王星经过一颗遥远的恒星前面时,它会在地球表面投下一个微弱的阴影。
动画静止图像显示冥王星在类似日食(称最好看的灵异小说为掩星)的事件中穿过恒星。2015年6月29日,当sofia观察这颗矮行星时,它被一颗恒星暂时照亮,以分析其大气。资料来源:美国航天局
索非亚用红外和可见光波段观察了冥王星大气层的中层。不久之后,新视野号宇宙飞船用无线电波和紫外线探测了冥王星大气层轮回乐园最新章节的上层和下层。这些时间如此接近的综合观测提供了迄今为止冥王星大气最完整的图像。
蓝色,朦胧的大气冥王星的大气主要是氮气,还有少量的甲烷和一氧化碳。随着甲烷和其他气体与阳光的反应,薄雾颗粒在离地表20多英里的高空形成,然后慢慢落到结冰的表面。
新视野发回的图像显示冥王星大气中有蓝色薄雾。现在,sofia的数据填充了更多的细节,发现这些粒子非常小,只有0.06-0.10微米厚,比人类头发的宽度小1000倍。由于它们的体积小,当它们浮在水面上时,它们比其他颜色散射更多的蓝光,产生蓝色。
2015年7月14日,新视野号飞船捕捉到了冥王星大气中霾层的高分辨率彩色图像。资料来源:美国航天局/jhuapl/swri
有了这些新发现,科学家们正在重新评估他们对冥王星大气命运的预测。许多预测表明,随着矮行星远离太阳,表面的冰将蒸发更少,产生的大气气体更少,而大气继续输给太阳,最终导致大气崩溃。但是大气似乎并没有崩溃,而是以更短的周期模式变化。
利用从索非亚获得的经验,他们重新分析了以前的观测结果,包括从索非亚的前身柯伊伯航空观测站获得的结果。结果表明,雾先是变浓,然后消失,形成一个仅持续几年的循环。这表明微小颗粒的产生相对较快。研究人员认为冥王星不寻常的轨道导致了雾的变化,所以在调节大气方面,它可能比它离太阳的距离更重要。
冥王星以一个长椭圆(称为椭圆轨道)和一个角度(称为倾斜轨道)围绕太阳运行。它也在它的一侧旋转。这使得矮行星的一些区域在其轨道的不同点暴露在更多的阳光下。当富含冰的区域暴露在阳光下时,大气可能会膨胀并产生更多的雾粒子,但是当这些区域接受到较少的阳光时,它可能会收缩并变得更清晰。即使冥王星和太阳之间的距离增加,这个周期仍在继续,尽管还不清楚这个模式是否会继续。
珀尔说:“仍有许多事情我们不明白,但我们现在被迫重新考虑我们以前的预测。”“冥王星的大气层崩溃的速度可能比先前预测的要慢,或者根本不会崩溃。”我们必须继续监测,以找到答案。”
2015年6月29日晚,当冥王星以每小时53000英里的速度掠过地球表面时,sofia研究了它的影子。对sofia飞行路线的仔细规划和实时调整使科学家能够分析冥王星的大气层。资料来源:美国航天局
索非亚,平流层红外观测站,是一架波音747客机,经过改装后可以携带一架直径为106英寸的望远镜。这是美国航天局和德国之声空德国航天中心的联合项目。加利福尼亚州硅谷的美国宇航局艾姆斯研究中心与总部位于马里兰州哥伦比亚的大学空研究协会以及斯图加特大学的德国索非亚研究所(dsi)合作,管理索非亚规划、科学和任务运行。这架飞机由位于加利福尼亚州棕榈谷的美国宇航局阿姆斯特朗飞行研究中心703大楼维护和操作。
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