[科普中國(guó)]-冥王星之所以那么冷都是因?yàn)殪F霾？

距離太陽(yáng)50億公里的冥王星的大氣層比人們想象的要冷得多。一項(xiàng)新的研究表明，這或許是由籠罩在這顆矮行星上的煙霧造成的。美國(guó)加利福尼亞大學(xué)圣克魯斯分校行星科學(xué)家張希（音譯）表示：“煙霧是大氣層冷卻的罪魁禍?zhǔn)??！彼屯略?1月16日出版的《自然》雜志上報(bào)告了這一發(fā)現(xiàn)。2015年7月，當(dāng)美國(guó)宇航局（NASA）的“新視野”號(hào)探測(cè)器飛過(guò)冥王星時(shí)，它發(fā)現(xiàn)這顆矮行星的大氣溫度大約是零下203攝氏度，僅比絕對(duì)零度高70攝氏度。這比之前科學(xué)家預(yù)測(cè)的溫度低了30攝氏度，同時(shí)也讓行星科學(xué)家們感到巨大的困惑。搞清冥王星的大氣是如何運(yùn)行的對(duì)于了解太陽(yáng)系及太陽(yáng)系外的其他巨大冰凍天體的大氣是至關(guān)重要的。“除非我們知道造成這種寒冷溫度的原因，否則我們無(wú)法推斷冥王星其他季節(jié)的情況，更不用說(shuō)其他天體了。”沒(méi)有參與這項(xiàng)研究的科羅拉多州博爾德市西南研究所行星科學(xué)家LeslieYoung說(shuō)。冥王星的大氣層主要是由氮構(gòu)成的，同時(shí)含有少量的化合物，如甲烷。在大氣層的高處——距離冥王星表面500公里到1000公里的區(qū)域，陽(yáng)光會(huì)引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，從而將這些氣體轉(zhuǎn)化成固體碳?xì)浠衔镱w粒。這些顆粒隨后向下漂移，在距離冥王星表面約350公里處，與其他粒子形成長(zhǎng)化學(xué)鏈。當(dāng)它們到達(dá)距離矮行星表面200公里的高度時(shí)，這些顆粒已經(jīng)變成了厚厚的一層煙霧，這也就是“新視野號(hào)”探測(cè)器所觀測(cè)到的像被包裹住的冥王星。張希和他的同事將大氣層氣體分子的加熱和冷卻效應(yīng)與煙霧顆粒進(jìn)行了比較。早期的研究表明，諸如氰化氫等氣體分子的存在有助于解釋為什么冥王星的大氣層是如此的寒冷。但是，張希的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，只有將煙霧包括在內(nèi)才能使他們的模型與“新視野”號(hào)探測(cè)器飛越冥王星時(shí)所測(cè)量到的溫度相匹配。“根本的區(qū)別在于大小?！睆埾Ｕf(shuō)。分子的直徑通常小于1納米，而煙霧顆粒的直徑卻有幾百納米。這意味著氣體和煙霧在吸收和重新輻射太陽(yáng)能量的方式上有很大的不同。張希說(shuō)，煙霧能夠比氣體更有效地加熱和冷卻環(huán)境。馬里蘭州巴爾的摩市約翰斯·霍普金斯大學(xué)行星科學(xué)家SarahHorst認(rèn)為：“這是一個(gè)很好的想法。”法國(guó)巴黎市動(dòng)態(tài)氣象實(shí)驗(yàn)室行星科學(xué)家TanguyBertrand指出，科學(xué)家們之前可能并未把煙霧視為冷卻的罪魁禍?zhǔn)?，因?yàn)闊熿F層并沒(méi)有阻擋陽(yáng)光。他和同事FrancoisForget研究了冥王星的大氣層。Bertrand說(shuō)：“我覺(jué)得這項(xiàng)研究很有說(shuō)服力?！钡瞧渌芯咳藛T提出了不同的觀點(diǎn)，用以解釋為什么冥王星的大氣層是如此寒冷。RogerYelle是圖森市亞利桑那大學(xué)的一名行星科學(xué)家，他在9月于拉脫維亞召開(kāi)的一次會(huì)議上報(bào)告了一種方法。他的研究小組的模型顯示，氰化氫、乙炔和乙烷氣體的混合物可以使物體降溫。眾所周知，這3種氣體都存在于冥王星的大氣層中。張希的團(tuán)隊(duì)和Yelle的團(tuán)隊(duì)還沒(méi)有調(diào)和他們相互矛盾的結(jié)論。但在NASA的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡于2019年發(fā)射后，將可以測(cè)試張希的假設(shè)。如果這些煙霧顆粒確實(shí)是使冥王星大氣層冷卻的主要因素，那么它們將使矮行星在中紅外波長(zhǎng)中顯得更加明亮。張希打算用詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡觀察冥王星，看看自己的結(jié)論是否正確。冥王星曾被看作太陽(yáng)系第九大行星。但國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)于2006年對(duì)大行星重新定義，冥王星被“開(kāi)除”而降級(jí)為矮行星。冥王星體積很小且與地球相距遙遠(yuǎn)，人們對(duì)它知之甚少。“新視野”號(hào)探測(cè)器于2006年1月17日發(fā)射升空，主要目的是對(duì)冥王星、冥衛(wèi)一等柯伊伯帶天體進(jìn)行考察。該探測(cè)器于美國(guó)東部時(shí)間2015年7月14日近距離飛過(guò)冥王星，成為首個(gè)探測(cè)這顆遙遠(yuǎn)矮行星的人類探測(cè)器。之后，“新視野”號(hào)探測(cè)器仍繼續(xù)前行，進(jìn)入太陽(yáng)系邊緣神秘的柯伊伯帶，那里可能隱藏著數(shù)以千計(jì)的冰凍巖石小天體。如果一切順利，“新視野”號(hào)將成為人類第一個(gè)探索柯伊伯帶的深空探測(cè)器。（編輯：p_vhehwang）