科学家遭遇冥王星大气谜题

新视野探测器捕捉到冥王星的大气。资料来源:美国航天局/jhapl/swri

据我们的记者报道，美国宇航局的“新视野”探测器在7月份超越冥王星时，解开了许多关于这颗矮行星的谜团。然而，当地面指挥中心准备引导探测器到达下一个目的地时，行星科学家们正在努力找出一个令人困惑的发现——冥王星表面的气压比从地球上获得的观测值低得多。

一些人推测，当矮行星移动到远离太阳的一端时，冥王星的大气压力会下降，而当雪落在行星表面时，气体会冻结。然而，最近从地球上收集的数据表明，没有这种戏剧性的转变。

科罗拉多州博尔德市西南研究所(SwRI)的行星科学家艾略特·扬说:“我非常确信冥王星还没有开始冻结。”

6月29日，在飞越前几周，扬组织新西兰和澳大利亚的天文学家观察冥王星经过一颗遥远的恒星。追踪恒星的光在通过期间如何变暗，可以提供冥王星大气中有多少气体的信息。

用同样的方法，行星科学家注意到冥王星的大气自1988年以来变得越来越稠密。对6月29日观察结果的分析表明，这一趋势仍在继续。杨计算出冥王星表面当前的大气压力是22微巴(0.022帕斯卡)。

然而，7月14日新视野探测器测量到的冥王星表面的压力要低得多——只有5微巴。SwRI新视野探测器项目副科学家凯西·奥尔金说:“我们如何将两者联系起来？我们仍在进行研究。”

探测器的观测结果和之前的估计之间的差异可能部分是由于科学家进行地面观测的间接方式。这些研究测量了距离矮行星表面50到75公里的大气压力。研究人员使用假设的大气结构来计算并把相关的数据转换成地面的大气压力。

相比之下，“新视野”探测器通过测量来自地球天线的无线电波在穿过冥王星大气层后如何到达矮行星远端的探测器，来测量行星表面的压力。

科学家面临的下一个挑战是找出几种描述冥王星大气的竞争性模型中，哪一种能最好地协调地面观测和新视野探测器的观测。

“我们可能会关注这些模型的第一次测试结果，而不是大气的崩溃或一些奇怪的物理现象。”加州斯坦福大学的物理学家、新视野号探测器无线电测量的共同领导者伊万·林斯科特说，“最终结论仍有待确定。”

线索可能仍然来自新视野号探测器。大约95%从它飞过冥王星的那一刻收集到的数据——包括许多来自无线电测量的信息——仍然在探测器上。缓慢的传输速度意味着研究小组不得不花几个月的时间等待剩余的数据到达地球。7月14日暂停的图像传输直到9月5日才恢复。

10月下旬，地面指挥中心将点亮“新视野”探测器的引擎，并将其发送到下一个目的地。这颗名为2014 MU69的天体直径约为45公里，位于柯伊伯带。新视野号探测器将在2019年元旦从12000公里的高度掠过2014年的MU69。

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。探测器将成为人类历史上最快的人造飞行物体。飞越月球不到9个小时，到达木星重力场需要13个月。新视野号探测器现在正以每小时31000英里(49900公里)的速度移动。它在东部时间7月14日飞近冥王星，成为第一个探测到这颗遥远的矮行星的人类探测器。(赵茜·Xi)

《中国科学报》(国际版，第二版，2015年9月8日)

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