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心形主要抽運(yùn)環(huán)繞在冥王星附近的氮?dú)鉃橹鞯目諝?/p>

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冥王星心形特征的左葉是一個(gè)以斯普特尼克號(hào)平原而聞名的600英里寬（1000公里）的冰原

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冥王星的心形冰原在跳動(dòng)

NASA的“新視野”號(hào)宇宙飛船在其2015年7月史詩般的飛行中發(fā)現(xiàn)了矮行星著名的心形特征，而一項(xiàng)新的研究表明，是它驅(qū)動(dòng)冥王星的大氣環(huán)流。

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大多數(shù)變化來自心形的左葉，一個(gè)叫做斯普特尼克號(hào)平原的600英里（1000公里）寬的含氮冰平原。研究人員確定，這種在白天奇異的冰蒸發(fā)和夜晚的重新凝結(jié)成冰，導(dǎo)致了含氮?dú)饬鞯牟▌?dòng)。（冥王星像地球一般，大氣中以氮?dú)鉃橹鲗?dǎo)，即便這顆矮行星的空氣要比我們呼吸的氣體稀薄十萬倍）。

這些氣流攜帶著溫?zé)岬念w粒狀霧霾和向西的冰粒，將冰原染成黑色條紋狀。

“這凸顯了一個(gè)事實(shí)，即冥王星的大氣和風(fēng)（即使大氣密度非常低）也會(huì)影響地面”，這項(xiàng)研究的主要作者唐納·伯特蘭（Tanguy Bertrand）是加利福尼亞州NASA艾姆斯研究中心的天體物理學(xué)家和行星科學(xué)家?！安⑶疫@種向西的方向其本身就非常有趣，考慮到冥王星沿其軸向東旋轉(zhuǎn)。這顆矮行星的大氣隨后展示了一種逆轉(zhuǎn)”，研究團(tuán)隊(duì)的人員說。

伯特蘭和他的同事們研究“新視野”號(hào)在2015年近距離遭遇探測(cè)所獲得的數(shù)據(jù)。研究人員還進(jìn)行了計(jì)算機(jī)擬合，以模仿冥王星的氮循環(huán)和天氣，尤其是矮行星的氣流。

這項(xiàng)工作揭示了可能存在西風(fēng)-一種高空變化，其在地面以上至少2.5英里（4公里）處流動(dòng)，并且是沿著斯普特尼克號(hào)平原西邊緣的靠近地面的快速移動(dòng)。

這項(xiàng)新的研究表明，該邊緣被很高的懸崖所包圍，該懸崖似乎在將斯普特尼克號(hào)平原拋向普特米蒂亞盆地內(nèi)部之前，將近地表的風(fēng)困住了一段時(shí)間。

亞利桑那州圖森行星科學(xué)研究所的行星科學(xué)家坎迪·漢森-科哈爾奇克（Candice Hansen-Koharcheck）在同一份研究中表明：“這很大程度上是由于地形或環(huán)境的特殊性所致?！?/p>

“我印象深刻的是，冥王星的模型已經(jīng)發(fā)展到可以談?wù)摰貐^(qū)天氣的水平，”漢森-科哈爾奇克（Hansen-Koharcheck）補(bǔ)充說，即便他并未參與這項(xiàng)新研究中。

飛越冥王星的“新視野”號(hào)表明，矮行星比任何人想象的都要復(fù)雜多樣，除了上圖的心形外，還有高聳的水冰山和怪異的“刀鋒”地形（為了紀(jì)念冥王星的發(fā)現(xiàn)者克萊德·湯博（Clyde Tombaugh），即以湯博·雷吉奧（Tombaugh Regio）命名）

于2月4日星期四在地球物理研究：行星雜志上發(fā)表的新的研究強(qiáng)調(diào)并且擴(kuò)展了這一基本消息。

“斯普特尼克號(hào)平原對(duì)于冥王星氣候的影響就像地球上的海洋一般，“伯特蘭說到?！比绻阋谱吡怂蛊仗啬峥颂?hào)平原——如果你移走了冥王星之心——你不會(huì)看到同樣的循環(huán)?！?/p>

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海洋氮循環(huán)

代表海洋氮循環(huán)的示意圖

氮循環(huán)同樣是海洋的一個(gè)重要過程。盡管總體流程相似，但海洋中氮的轉(zhuǎn)移媒介和轉(zhuǎn)移方式不同。氮元素通過降水，徑流或大氣中的氮?dú)膺M(jìn)入水中。 浮游植物不能將氮?dú)庵苯幼鳛榈乩?，因此必須進(jìn)行固氮，這主要依靠藍(lán)細(xì)菌進(jìn)行。如果海洋循環(huán)不再補(bǔ)充固定的氮，則余下的固定氮會(huì)在2000年左右用完。浮游植物需要以生物學(xué)上可用的氮形式來合成初始有機(jī)物。 氨和尿素通過浮游生物的代謝釋放到水中。

而氮源會(huì)通過有機(jī)物的向下運(yùn)動(dòng)而從富營(yíng)養(yǎng)區(qū)中去除。這可能是由于浮游植物，垂直混合物或垂直遷移的代謝廢物的下沉而發(fā)生的。這種下沉將導(dǎo)致氨在富營(yíng)養(yǎng)區(qū)以下的較低深度進(jìn)入。細(xì)菌能夠?qū)鞭D(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，但此過程會(huì)受到光的抑制，因此必須在富營(yíng)養(yǎng)區(qū)以下進(jìn)行。氨化或礦化是由細(xì)菌進(jìn)行的，將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨。然后會(huì)發(fā)生硝化作用，把銨類轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。硝酸鹽可以通過垂直混合和上升流返回到富營(yíng)養(yǎng)區(qū)，在那里浮游植物可以吸收它以繼續(xù)循環(huán)。氮?dú)饪梢酝ㄟ^反硝化返回大氣。

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作者: Mike Wall

FY: Horus

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