行走在太阳系边缘两年一度的春日卡戎红色极冠已有定论

发布时间：2023-10-23 11:00:47 所属栏目：外闻来源：转载

导读： 　　在冥王星所属的五个卫星中，卡戎是最为巨大的一个。2015年，NASA的新视野号太空探测器飞越冥王星，第一次近距离观测到了这个神秘的世界。这颗卫星具有环形山和深邃的峡谷，还有一座看起

　　在冥王星所属的五个卫星中，卡戎是最为巨大的一个。2015年，NASA的新视野号太空探测器飞越冥王星，第一次近距离观测到了这个神秘的世界。这颗卫星具有环形山和深邃的峡谷，还有一座看起来像是坐在船里的古怪的孤立山峰。除此之外，卡戎还有另一个奇怪的特征：一顶巨大的红色“帽子”，坐落于它的北极。它像极了极地的冰冠，只是它是红色的。2022年6月22日，来自德克萨斯州圣安东尼奥市西南研究院 (SwRI) 的科学家们宣称他们已经知道它的形成过程。

　　在他们的解释中，卡戎稀薄大气层中随季节变化的“大气涌流”与紫外辐射和甲烷一同塑造出了这些独特的红色印记。研究人员们在两篇论文中披露了更多关于它们发现的细节。来自新视野号的图片第一次揭示了这个奇异的冰冠。在大致呈灰色的地表上，它看起来极其不寻常。兰迪·格拉德斯通，新视野号科研团队的一员表示：在新视野号之前，最好的哈勃望远镜图像中的冥王星也不过是一小团模糊不清的反射光线。除了在冥王星表面发现的那些迷人的地貌之外，这次飞掠揭示了卡戎星上的一个非比寻常的特征——一个位于北极正中心的令人惊讶的红色极冠。

　　所以，是什么造就了它？来自新视野号的数据表明它大概率由泛红的托林组成。托林是一种具有粘性的有机沉淀物，源于光线催化下的化学反应。根据理论，科学家们认为它是甲烷分子在太阳紫外射线下分解的产物。这些分子源于冥王星，最终在卡戎的北极表面上结冰。对于卡戎而言，星际氢分子散射出的莱曼阿尔法波段紫外线提供了所需的光照条件。

　　可能形成这样的极冠的另一个关键因素可能会是北大西洋卡戎的大气层。尽管极端的稀薄，它依然经历着季节的更替。发表于《地球物理研究通讯》的论文描述道：卡戎的外层大气也许显示出了极端的季节性活动，在它靠近昼夜平分点时，持续数个世纪的寂静不时地被短命的涌流（大约持续四个地球年）所打破——当每两年一度的春天降临，日出使冰冻的甲烷脱离极地的永夜区。在漫长的冬夜里，托林冰封在卡戎的表面上。

　　尤基瓦尔·兰特，发布于《科学进展》的论文的第一作者说道：我们的发现指出了卡戎单薄大气层之中激烈的季节性涌流，与此同时，光线分解沉积的甲烷冰霜的过程是找到卡戎红色极地冰盖源头的关键。这是迄今为止人们在天体上观测到，最为明显、最具说明性的地表-大气间互动的例子之一。

　　为了找出可能形成红色冰盖的方式，研究人员们在实验室里重现了卡戎地表的情形。实验在西南研究院新成立的天体物理与空间科学实验中心（CLASSE）里进行。研究团队的基本目标是测量在莱曼-阿尔法波段的紫外线照射下，卡戎的冬季半球上形成并沉积的碳氢化合物的颜色和成分。研究员们使用了全新的卡戎大气模型来分析这些结果。

　　事实上，他们发现了甲烷在卡戎北极被转化为类似于托林的沉淀物的证据。兰特解释说：“我们团队新颖的’动态光分解’实验为星际间莱曼-阿尔法辐射对卡戎星上红色物质的合成所作的贡献设下了新的极限。在我们的实验中，甲烷沉淀在一个高度真空的反应室内，暴露在莱曼-阿尔法光子的轰击之下，以此高度还原卡戎极地的环境。“

　　在另一个模型里，研究人员模拟了这颗卫星单薄的甲烷大气层。他们从中发现了季节性的涌流。本·提奥里斯，发布于《地球物理研究通讯》的论文的第一作者说道：“这个模型指向了卡戎大气中’爆炸性的’季节脉动，源于冥王星系统环绕太阳的漫长旅程中，环境状况的剧烈转变。”

　　当卡戎北极的甲烷沉积物被分解，作为副产物，它们会释放出乙烷。乙烷本身是无色的，然而科学家们表示，在卡戎星上，来自太阳风的电离辐射会把它变成红色的。与此同时，乙烷保持冻结的时间长于甲烷。

　　兰特说道：“我们认为来自太阳风的电离辐射会分解那些经受了莱曼-阿尔法辐射的极地冰霜，合成了更加复杂也更红的物质，由此造就了这颗神秘卫星上奇特的反射率。乙烷比甲烷更不容易汽化，春季日出后的很长一段时间里，它们依然被冰封在卡戎的地面上。暴露在太阳风之下，也许会使乙烷转化为持久的红色地表沉积物，构成卡戎的红色冰盖“

　　来自于《地球物理研究通讯》的论文：

　　乙烷，甲烷在这些光照状况下反应的初级产物，也许不像甲烷那样。它们也许会在极地的太阳升起、暴露于太阳风后，保持数十年的冰封状态。极地乙烷在太阳风下的分解反应会合成更高阶的耐火材料，它们或许会为卡戎北极地区的着色做出贡献。

　　现在看来，科学家们甚至已经解开了卡戎明亮极冠的奥秘。然而，那座陷在堤坝般的洼地里的山峰还是需要更多的描述。

（编辑：好传媒网）

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