科学家们发现,冥王星的大气层正在经历一场奇怪的转变。
这颗冰矮星位于柯伊伯带,距离地球30多亿英里(48亿公里)。2018年,当它从一颗恒星前面经过时,引起了天文学家的注意。
有了这颗恒星的背光,研究小组得以观测这颗矮行星及其大气层。基于这种独特的视角,他们得出了一个令人惊讶的结论,他们在一项新的研究中描述了这一点。
天文学家发现了冥王星大气层开始消失的证据。
通过在美国和墨西哥多个地点的望远镜,研究小组观测到了冥王星及其稀薄的大气,它们主要由氮组成,就像地球的大气一样。与地球不同的是,冥王星的大气层是由其表面冰的蒸气压力支持的,这意味着表面冰的温度的微小变化将导致其大气层的体积密度的巨大变化。冥王星需要248个地球年才能完成围绕太阳的一个完整的轨道,它的距离从它最近的地方,离太阳大约30AU到50AU不等。
大约25年来,冥王星离太阳越来越远,所以它的表面温度一直在下降。通过最近的这些观察,研究人员发现,随着这颗矮行星变得越来越冷,冥王星的大气层实际上正在重新冻结回到其表面。并且随着时间的推移(在经过漫长时间达到轨道近日位置前),它会明显地变得距离太阳更远、更冷。
由于热惯性现象,冥王星的表面压力和大气密度持续上升,直到2018年。从本质上讲,冥王星在靠近太阳的时候有余热。然而,随着惯性减退,冥王星变冷,越来越多的大气将冻结在其表面并“消失”。
“与此类似的是太阳加热海滩上的沙子的方式。”SwRI工作人员、研究冰冻的太阳系天体及其表面和大气之间相互作用的科学家莱斯利·杨(Leslie Young)在同一份声明中说。“正午的阳光最强烈,但沙子在整个下午继续吸收热量,所以下午晚些时候啥子是最热的。冥王星大气的持续存在表明,冥王星表面的氮冰库是通过地表下储存的热量来保持温暖的。而新的数据表明,它们正在开始冷却。”
那么他们是如何通过观察冥王星在恒星前移动而得出这个结论的呢?
研究人员观察到,当冥王星在它前面移动时,这颗恒星会逐渐消失,然后当这颗矮行星经过时,又会重新回到视野中。根据该声明,利用这颗恒星进入和消失的速度,一个持续约2分钟的变化过程,他们能够确定这颗矮行星的大气密度。
这种方法依赖于所谓的“掩星”,即当一个宇宙物体被另一个在其前面经过的物体所掩盖时发生的事件。SwRI高级项目经理艾略特·杨(Eliot Young)在声明中说,在天文学领域,研究掩星是一项“古老”的技术,自1988年以来,研究人员一直用它来研究冥王星的大气层。
NASA的新视野号任务,让世界第一次近距离观察冥王星。2015年的观测中新视野号获得非常好的冥王星大气密度分布数据,这符合冥王星的大气层每十年翻一倍的预计。但2018年的观测并没有显示这一趋势的持续。
在观察冥王星经过恒星前面时,该团队注意到这颗矮行星阴影路径中间有一道“中央闪光”。这是由冥王星的大气折射到阴影中心引起的,将掩星过程中通常发生的光曲线从“u型”变成了“w形”。
“2018年观测到的中央闪光是迄今为止在冥王星掩星中观测到的最强闪光,”杨说。“中央闪光让我们非常准确地了解了冥王星投在地球上的阴影路径。”
当地时间10月4日举行的第53届美国天文学会行星科学年会上讨论了这项研究的结果。
(独家编译:科幻世界)
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