一項新研究表明，氮冷凍的“冥王星之心”控制著冥王星上的風，并可能在其表面產(chǎn)生特征。冥王星著名的心形結(jié)構(gòu)名為Tombaugh Regio，在美國宇航局新視野號任務于2015年捕捉到這顆矮行星的鏡頭后，

冥王星很快就出名了，并揭示了冥王星并不是科學家想象那樣的貧瘠世界?，F(xiàn)在，新的研究表明：冥王星著名的“氮心”控制著冥王星大氣循環(huán)。

揭示冥王星的大氣行為，將能為科學家提供了另一個可以與地球進行比較的地方。這樣的發(fā)現(xiàn)，可以準確地指出地球和數(shù)十億英里外冥王星之間相似而獨特的特征。氮氣（地球空氣中也發(fā)現(xiàn)的一種元素）構(gòu)成了冥王星稀薄大氣的大部分，以及少量的一氧化碳和溫室氣體甲烷。冷凍的氮也覆蓋了冥王星表面的一部分，呈心形形狀。白天，這種薄薄的氮氣冰層變暖并變成水蒸氣。

到了晚上，水蒸氣會凝結(jié)，再次形成冰。每個重復過程都像心跳一樣，在矮行星周圍吹來氮氣風，其研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《地球物理研究：行星》期刊上。新的研究表明，這種循環(huán)推動冥王星的大氣層，以與其自旋相反的方向運行，這是一種獨特的現(xiàn)象，稱為回轉(zhuǎn)。當空氣“鞭打”接近地表時，它輸送熱量、冰粒和霧霾顆粒，在北部和西北部地區(qū)形成黑暗的風帶和平原。

該研究的主要作者、加州NASA艾姆斯研究中心的天體物理學家兼行星科學家坦吉·伯特朗(Tanguy Bertrand)說：這突顯了一個事實，即冥王星的大氣層和風（即使大氣密度非常低）也會影響到表面，冥王星的大部分氮冰都局限在湯博地區(qū)。冥王星之心的左“葉”是一個1000公里長的冰蓋，位于一個名為Sputnik Planitia的3公里深的盆地中。

由于海拔較低，該地區(qū)擁有冥王星的大部分氮冰，冥王星之心的右“葉”由高地和延伸到盆地富含氮的冰川組成。在”新視野號”之前，每個人都認為冥王星將是一個完全平坦，幾乎沒有多樣性的星球。但這是完全不同的，實際上冥王星有很多不同的景觀，科學家們正在努力了解那里發(fā)生了什么?？茖W家們著手確定冥王星循環(huán)空氣（比地球空氣薄10萬倍）可能會如何塑造其地表特征的。

相反的西風

研究小組從“新視野號”飛船從2015年的飛越中提取了數(shù)據(jù)，描繪了冥王星的地形和氮冰。然后用天氣預報模型模擬了氮循環(huán)，并評估了風是如何吹過地表的。研究發(fā)現(xiàn)，冥王星的風在4公里以上向西吹，這與冥王星的東部旋轉(zhuǎn)方向相反，在其一年大部分時間里都是反向旋轉(zhuǎn)的。當“冥王星之心”內(nèi)的氮在北部蒸發(fā)并在南部變成冰時，它的移動引發(fā)了西風。

太陽系中沒有其他地方有這樣的大氣層，也許除了海王星的衛(wèi)星海衛(wèi)一。研究人員還發(fā)現(xiàn)沿Sputnik Planitia盆地西部邊界有一股快速移動的近地表氣流。氣流就像地球上的風型，比如沿著亞洲東部邊緣的暗潮，大氣中的氮凝結(jié)成冰推動了這種風型。Sputnik Planitia的高懸崖將冷空氣困在盆地內(nèi)，冷空氣在那里循環(huán)，并在穿過西部地區(qū)時變得更強，這在很大程度上取決于地形或環(huán)境的具體情況。

冥王星模型已經(jīng)發(fā)展到可以談論地區(qū)性天氣的地步，這真給人們留下了深刻的印象。在更廣泛的范圍內(nèi)，冥王星之心的心臟跳動的整個概念，是思考它一種很棒的方式。這些源自冥王星氮心的風型，可能解釋了為什么它在普蘭蒂亞以西擁有黑暗的平原和風紋。風可以輸送熱量，這將使表面變暖或者可能通過輸送和沉積霧霾顆粒來侵蝕和使冰變暗。如果冥王星上的風向不同方向旋轉(zhuǎn)，冥王星景觀可能看起來完全不同。

博科園｜研究/來自：美國地球物理聯(lián)合會

參考期刊《地球物理研究：行星》

DOI: 10.1029/2019JE006120

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