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冥王星的气氛似乎正处于令人惊叹的崩溃边缘:冬天即将来临

幻想系列游戏“权力的游戏 ”推出了不祥的警告 - “冬天来了” - 同样适用于冥王星。

根据上的由于季节的变化和接近较冷的条件,矮行星的脆弱气氛似乎处于惊人的崩溃边缘。

在1930年发现,仅在1980年左右,天文学家开始怀疑冥王星可能有一种气氛。 这种气氛在1985年初步发现,并得到充分 。

当时,天文学家无法知道这个小世界的氮,甲烷和碳氢化合物的薄包层会发生什么样的戏剧性变化。

宇宙的巧合

通过宇宙巧合,20世纪的最后几十年和21世纪的前几十年也看到了地球,冥王星和遥远的银河系中心的密集恒星区域的幸运对齐。

这种巧合意味着冥王星经常在我们和背景恒星之间经过。 当这种情况发生时,它的阴影落在地球上,这是天文学家称之为掩星的事件。

在掩星期间,碰巧位于阴影路径内的任何天文台都可以观察到,当冥王星在它前面经过时,恒星似乎消失了,然后随着行星对准的移动再次出现。 对于地球表面上的任何给定位置,冥王星掩星最多持续几分钟。

掩星技术已广泛用于研究外太阳系世界的轨道,环,卫星,形状和大气,包括小行星,彗星,行星和矮行星。

通过比较观察者在地球上不同位置看到的东西,可以计算出遮挡世界的大小和形状。 如果物体有一个大气层,那么在星光眨眼然后再回来的几秒钟内,星光可以通过吸收和折射在通过行星大气时改变。

自20世纪80年代第一次成功的掩星测量以来,一系列观测已经建立了越来越精确的冥王星半径测量,并不断加深我们对其大气温度和压力的理解。

长轨道和季节

与地球一样,冥王星由于其极点倾向于其轨道平面而具有季节性周期。 在冥王星漫长的一年 - 相当于248年的地球年 - 首先是北极,然后是南极向远处的太阳倾斜。

但与地球不同,冥王星的轨道被拉伸成极端的椭圆形状。 它的轨道非常长,以至于它与太阳的距离在4.4到74亿公里之间(270到45亿英里,是地球 - 太阳距离的30到50倍)。

相比之下,地球与太阳的距离在一年内仅变化了3.4%。 冥王星的气氛是在冥王星最接近太阳之前发现的,发生在1989年。

自1989年以来,冥王星一直在从太阳撤退。 气温一直在下降。

在压力之下

当冥王星开始远离太阳时,天文学家预计这将导致其大气压力下降,这与汽车轮胎的压力随着寒冷天气和热量增加而降低的方式大致相同。 相反,1988 - 2016年的观测显示大气压力稳定增加。

在 2015年到来之前,掩星测量 ,自1988年以来,冥王星的大气压力已经增加了两倍(相当于地球上的压力将比较珠穆朗玛峰顶部的压力与海平面的压力。)

这种差异的原因是什么? 任何认为掩星测量错误的想法都被New Horizo​​ns的无线电科学实验( )放弃了,该实验与Earthbound观察员一致返回了直接测量。

这项新研究解决了使用季节性模型在地球表面周围输送气体和冰的谜团。

尽管冥王星每年都在远离太阳,但它的北极在其轨道的这一部分持续被阳光照射,导致其氮冰帽恢复到气相。

这解释了过去三十年来大气压的迅速增加。

但气候模型显示这种趋势不会持续下去。

10-15-15 Pluto
这张由美国宇航局新视野号航天器拍摄的高分辨率图像结合了拉尔夫/多光谱视觉成像相机(MVIC)拍摄的蓝色,红色和红外图像。 明亮的广阔区域是“心脏”的西部叶片,非正式地称为Sputnik Planum,已被发现富含氮,一氧化碳和甲烷冰。 NASA / JHUAPL /美国西南研究院

冬天真的来了

冥王星将继续远离太阳,直到2113年,微弱的阳光不足以同样温暖南极地区。

在漫长的北方秋冬季节期间,冥王星的气氛预计会在晴朗寒冷的冬夜里像汽车挡风玻璃上的冰一样在地面上坍塌。

在最低潮时,预计大气压不到目前压力的5%。 冥王星与太阳和北半球春天接近的组合将在2237年之前重现。

在此之前,通过持续的掩星测量来测试我们对极端低温和低压条件下行星大气模型的理解至关重要。

但是这些机会将变得不那么频繁,因为冥王星的轨道距离银河系中心的密集星空更远,这有助于我们进行观测。

是澳大利亚天体物理学高级讲师。

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