冥衛一北極有一個暗紅色區域成因與冥王星有關

新視野號拍攝冥衛一的照片
冥衛一的北極有一暗紅色區域,天文學家推測冥王星大氣層中的甲烷散逸後被冥衛一俘獲,圈在其北極地區,並逐漸轉化為紅色物質,但是並無定量模型支持這一解釋。

2015年7月14日,美國太空總署新視野號太空船飛越冥王星系統。根據其所拍攝的冥衛一南半球被冥王星的輝光照亮的圖像,以及北半球的一些圖像,美國亞利桑那州羅威爾天文台(Lowell)天文學家格蘭迪(Will Grundy)博士研究團隊對冰蓋的演化情況建立模型,判斷冥衛一北極周邊條件是否支持捕捉並處理甲烷氣體。

冥衛一對冥王星軌道面的傾角高達119度,加上自轉週期等因素,一極入冬後將進入漫長寒冷的極夜。根據研究者的計算,冥衛一的北極經歷了長達一百多年的黑暗又漫長的寒冬,直到1989年才得以重見天日。根據研究者建立的熱物理模型,在此期間,冥衛一北極的溫度低到足以圈閉從冥王星大氣層中逃逸的甲烷,形成0.3微米厚的一層甲烷冰。一部分甲烷以及其他有機小分子由於太陽風和宇宙射線等因素的共同作用,轉化成不那麼容易揮發的託林(Tholin);一類在冰行星上常見的,由甲烷、乙烷等有機分子形成的共聚物,通常為紅棕色,也就是極冠暗紅色的來源。

當漫長的冬季結束後,北極重見天日,溫度升高,甲烷迅速散逸。但託林由於揮發性較低而留在原處,逐漸積累加厚,緯度越高,積累得也越多。研究者認為,如果一個冬季積累的託林經過一輪季節更迭能保留五成,經過十億地球年,一極能積累厚度為三十厘米左右的一層託林。研究者還觀察了南半球的反照率,發現有類似的依緯度產生的變化,與研究者的假設一致。

【圖:美國太空總署;文:節錄自自然科研網頁;新聞訊息由林景明提供】

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