烟雾冷却冥王星大气

冥王星的大气距离太阳50亿公里，比人们想象的要冷得多。一项新的研究表明，这可能是由笼罩在矮行星上的烟雾造成的。

加州大学圣克鲁斯分校的行星科学家张西说:“烟雾是冷却大气的罪魁祸首。”他和他的同事在11月16日的《自然》杂志上报道了这一发现。

当美国宇航局的新视野探测器在2015年7月飞越冥王星时，发现这颗矮行星的大气温度约为-203摄氏度，仅比绝对零度高70度。这比先前科学家预测的温度低30度，这也让行星科学家感到非常困惑。

理解冥王星的大气是如何工作的，对于理解太阳系和太阳系外其他巨大的冰冻天体的大气至关重要。“除非我们知道低温的原因，否则我们无法推断冥王星的其他季节，更不用说其他天体了。”科罗拉多州博尔德西南研究所的行星科学家莱斯利·杨没有参与这项研究，他说。

冥王星的大气主要由氮组成，并含有少量化合物，如甲烷。在距冥王星表面500至1000公里的大气层顶部，阳光引发化学反应，将这些气体转化为固体碳氢化合物颗粒。

这些粒子随后向下漂移，并在离冥王星表面约350公里处与其他粒子形成长化学链。当它们到达距离矮行星表面200公里的高度时，这些粒子变成了一层厚厚的烟雾，这就是新视野号探测器观察到的情况，就像冥王星被包裹起来一样。

张锡河和他的同事比较了大气中的气体分子和烟雾粒子的加热和冷却效果。早期研究表明，氰化氢等气体分子的存在有助于解释冥王星大气如此寒冷的原因。然而，张西的团队发现，只有加入烟雾，他们的模型才能与“新视野”探测器飞越冥王星时测量的温度相匹配。

"根本的区别在于大小。"张西说。分子的直径通常小于1纳米，而烟雾颗粒的直径为几百纳米。这意味着气体和烟雾吸收和再辐射太阳能的方式有很大的不同。张西说，烟雾比气体能更有效地加热和冷却环境。

马里兰州巴尔的摩约翰·霍普金斯大学的行星科学家萨拉·霍斯特说:“这是个好主意。”

法国巴黎动态天气实验室的行星科学家坦古伊·贝特朗指出，科学家们以前可能没有把烟雾看作是降温的罪魁祸首，因为烟雾层不会阻挡阳光。他和他的同事弗朗索瓦·莱格研究了冥王星的大气。伯特兰说:“我认为这项研究非常有说服力。”

但是其他研究人员提出了不同的观点来解释为什么冥王星的大气如此寒冷。位于图森的亚利桑那大学的行星科学家罗杰·耶勒9月在拉脱维亚的一次会议上报告了一种方法。他的团队的模型显示氰化氢、乙炔和乙烷气体的混合物可以冷却物体。众所周知，这三种气体都存在于冥王星的大气层中。

张西的团队和耶勒的团队还没有调和他们相互矛盾的结论。但是在美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜于2019年发射后，张西的假设将会得到检验。如果这些烟粒子确实是冷却冥王星大气的主要因素，那么它们将使矮行星在中红外波长中显得更亮。张西计划用詹姆斯·韦伯太空望远镜观察冥王星，看看他的结论是否正确。

冥王星曾被认为是太阳系第九大行星。但是国际天文联合会在2006年重新定义了这颗大行星，冥王星被“驱逐”并降级为矮行星。冥王星很小，离地球很远，人们对它知之甚少。

新视野号探测器于2006年1月17日发射。它的主要目的是研究柯伊伯带的物体，如冥王星和冥王星。2015年7月14日东部时间，探测器近距离飞越冥王星，成为第一个探测到这颗遥远矮行星的人类探测器。此后，“新视野”号探测器继续其旅程，进入太阳系边缘神秘的柯伊伯带，那里可能隐藏着数以千计的冰冻岩石。如果一切顺利，“新视野”将成为第一个探索柯伊伯带的深空探测器。(赵茜·Xi)

中国科学新闻(2017-11-21，第二版国际)