出人意料！别看冥王星的大气层稀薄，它的坚固

冥王星的微型大气可能强到让人意外

图像中冥王星的雾层显示为蓝色，由“新地平线”航天器的拉尔夫/多光谱可见成像相机获得，发布于2015年10月8日。(图片：NASA/JHUAPL/SwRI)

冥王星的大气层稀薄，但它可能比科学家所认为的矮行星周围由表层冰蒸发逐渐形成的空气薄壳更具弹性，这就导致了氮气和一小部分甲烷以及其他气体的蒸发。这种蒸发由阳光驱使，在冥王星248年间围绕太阳高椭圆轨道的长途跋涉中，阳光的强度差别很大。

许多科学家认为，冥王星的大气层因此急剧起伏，甚至当矮行星离太阳最远时，它会完全坍塌。然而，最近根据美国宇航局平流层红外天文学观测站（SOFIA）发布的观测结果，可能迫使科学家重新思考这些概念。

研究报告的主要作者、麻省理工学院Wallace天体物理观测站主任Michael Person在本周的一份声明中说：“现在，我们质疑冥王星的大气层在未来几年是否会坍塌——也许，它比我们想象的更有弹性。”

我们对该大气层和冥王星本身的了解，大部分来自美国宇航局的"新地平线"任务，该任务中这颗矮行星于2015年7月飞过。

在这史诗般飞行的前两周，SOFIA对冥王星的空气有了更远的观察，研究这颗矮行星在遥远的恒星前经过。SOFIA是一架经过改装的波音747喷气式飞机，配备近9英尺宽（2.7米）的望远镜，凝视着星光穿过冥王星的大气层。

这种"神秘"仅2分钟可见，而且仅能从新西兰附近的太平洋中的一小块地区可观测到。最初，SOFIA以充分的时间就位，但是最新的预测显示，这个微弱的阴影投落在海浪上，比之前认为的要向北偏离200英里(320公里)，这使飞机不得不在事件发生前两小时进行修正。

SOFIA科学运营部副主任William Reach在同一份声明中说，“捕捉阴影有点混乱。SOFIA的机动性的好处是，但修改后的飞行计划必须由空中交通管制部门批准。”

“过程中是有一些紧张的时刻，但是整个团队坚守岗位，空中管制部门最终批准了我们的飞行计划（来自原文上下文），”瑞奇说，“我们正好在适当的时机到达了冥王星的阴影（注），对此我们感到非常高兴！”

SOFIA能够观测到冥王星大气层的中间层，同时收集到红外和可见光波长的数据。在此两周后，在“新视野号”飞越过程中，“新视野号”则在无线电波段和紫外波段采集了有关大气上层和下层的信息。

美国宇航局官员在同一份声明中写道：“这两次观测时间如此之近，提供了冥王星大气层的最完整图景。”

例如，“新视野号”的影像显示，冥王星大气具有明显的蓝色调，就像地球的空气一样。人们认为该颜色是由细小的雾状颗粒产生的，这些雾状颗粒优先反射短波长的蓝光。

研究小组成员说，SOFIA的观察结果证实了这些颗粒的存在并对其进行了表征，发现每个微粒的直径仅有0.06至0.10微米，是人的头发直径的1/1000。

在分析了这些和其他结果（包括SOFIA的前身Kuiper机载天文台从1975年至1995年观测的信息）后，珀尔及其同事判断冥王星的大气可能会在很短的时间范围内演化，并在短短的几年内逐渐消失或增厚。

这个短暂的周期表明，除了冥王星与太阳之间的距离以外，还有其他因素正在影响冥王星的大气粒子。研究人员举例说，当冥王星表面的丰富冰层正好被太阳照射时，可能会出现浓雾。

帕尔说：“还有很多我们不了解的地方，但是我们现在不得不重新考虑以前的预测。”“冥王星的大气层崩溃的速度可能比以前预计的要慢，或者根本没有崩溃。我们必须继续对其进行监视才能发现。”

该研究于2019年11月首次发表在《伊卡洛斯》杂志的网站上。

SOFIA追赶掩星计划或遭终止：美国总统唐纳德·特朗普拟取消该计划2021年的预算。但这不一定就宣判了该项目死刑，因为只有国会通过之后，才是最终的预算决定，而SOFIA（这是一个由NASA和德国航空航天中心组成的联合项目，后者以德文首字母缩写DLR著称）之前从未提出过解约。

注：即观测到掩星现象。掩星（Occultation）是一种天文现象，指一个天体在另一个天体与观测者之间通过而产生的遮蔽现象。一般而言，掩蔽者较被掩者的视面积要大。

作者：Mike Wall

FY：Astronomical volunteer team

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