碳氫霧霾讓冥王星表面溫度比預期冷

畫家筆下的冥王星的天空
行星大氣的組成成分通常可決定可在大氣中留住多少熱能。然而對冥王星而言,根據其已知大氣組成所做的溫度預測,卻比新視野號(New Horizons)太空船在2015年飛掠冥王星時測到的還要高。聖塔克魯茲加利福尼亞大學(University of California, Santa Cruz)助理教授張輝(Xi Zhang)等人最新研究顯示:這個預測和實測的差異,來自冥王星冰凍大氣中的霧霾粒子所具有的奇特降溫機制。

張輝等人表示:冥王星大氣是第一個行星級天體中,已知大氣能量貯藏方式是被固態霧霾粒子主宰,而非一般慣見的的氣體粒子。霧霾粒子吸收熱量後,會再向外發出紅外輻射,藉著將這些能量發射向太空。冥王星大氣就是因為這樣的途徑而降溫,使其溫度僅有絕對溫度70K(攝氏零下203度),而不是理論預測的100K(攝氏零下173度)。張輝等人認為:來自霧霾粒子的多餘紅外輻射,應該可以被預定於2019年發射的韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)偵測到,屆時就可以證實他們的觀點了。

新視野號飛掠冥王星過程中,發現冥王星大氣有霧霾厚層。這些霧霾來自大氣高層的化學反應,由於大氣中的氮和甲烷等被陽光中的紫外輻射游離後,形成直徑只有數十奈米的碳氫化合物(烴,hydrocarbon)微粒。當這些微粒下沈到大氣過程中,會彼此沾黏在一起而逐漸長大,最後落在冥王星表面。張輝等人相信這些碳氫化合物粒子和新視野號的冥王星表面影像中,那些紅色與棕色物質有關。

這個霧霾粒子影響大氣能量平衡的結論不止冥王星會遇到,其實在海王星衛星海衛一(Triton)和土星衛星土衛六(Titan)大氣中也可能存在,甚至有可能在系外行星的研究上也能應用得上呢!

【圖、文:節錄自台北天文館之網路天文館網頁】

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