冥王星：氮的“监狱”

来源：中国科学报

图片来源：NASA/JHU APL/SwR

　　如果单独的气体分子变得足够热并且达到逃逸速度，所有行星都会失去一小部分进入太空的大气。在美国国家航空航天局（NASA）“新地平线”号（New Horizons）探测器于去年7月掠过冥王星之前，科学家曾以为这颗矮行星富含氮的大气正在以每秒1027个分子的速度消失到太空中。

　　不过，来自此次“邂逅”的数据显示，由于大气层高处冷却作用的影响，大气的逃逸速度实际上要低4个数量级。科学家在日前出版的《科学》杂志上报告了这一发现。

　　一种解释是像雾一样的极厚烟雾粒子层（如图所示）充当了冷却剂，吸收并释放否则将加热大气层中氮气分子的太阳能。另一种可能的解释是氰化氢—— 一种最近由智利阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波阵列望远镜（ALMA）在冥王星大气层中探测到的高效冷却剂。无论是何种机制，寒冷、稠密的大气层有助于解释为何冥王星拥有像史泼尼克平原一样的特征。史泼尼克平原（Sputnik Planum）位于冥王星核心处，主要由氮冰构成。

　　如果最新计算得出的逃逸速率在太阳系45.6亿年前的历史中一直保持着稳定，冥王星会失去仅相当于6厘米厚氮冰的大气层，尽管由于冥王星轨道和倾斜度的变动，这一速率在过去可能更高。

　　另一项日前发表于《科学》杂志的研究表明，寒冷、高密度的大气层还解释了为何仅有少量大气同太阳风发生碰撞。除了对大气层和近太空环境进行研究，还有另外3项研究发表在同一期《科学》杂志上。一项研究聚焦的是冥王星的地质特征，包括提出了有两座山实际上是曾喷出过冰的冰火山的想法。另一项研究关注的是冥王星及其最大卫星“卡戎”（冥卫一，Charon）的化学构成。第3篇论文分析了冥王星的4个形状不规则的较小卫星：斯提克斯（冥卫五，Styx）、尼克斯（冥卫二，Nix）、科伯罗斯（冥卫四，Kerberos）和许德拉（冥卫三，Hydra）。