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SOFIA在冥王星的阴霾中找到隐藏的线索

导读 平流层红外天文台(SOFIA)进行的观测-波音747SP喷气客机经过改装,可携带直径为106英寸的望远镜,有助于解释冥王星的雾度是如何形成的以及遥

平流层红外天文台(SOFIA)进行的观测-波音747SP喷气客机经过改装,可携带直径为106英寸的望远镜,有助于解释冥王星的雾度是如何形成的以及遥远的太阳如何影响37亿英里以外的矮行星。

当“新视野”号航天器在2015年被冥王星飞过时,其图像显示,遥远的太阳系中这个小而寒冷的世界充满了朦胧的气氛。现在,来自新数据SOFIA帮助小号解释如何移动通过一个不寻常的轨道冥王星的阴霾从太阳微弱的光线3.7十亿英里外形成。

美国宇航局空中天文台SOFIA对冥王星的远程观测表明,笼罩着冥王星的薄雾是由很小的颗粒组成的,这些颗粒会在大气中保留很长一段时间,而不是立即掉到地表。SOFIA的数据表明,这些雾霾颗粒正在得到积极补充–这一发现正在修改冥王星大气层在其绕太阳运行的248地球年轨道上更冷的空间时的预测。研究结果发表在科学杂志《伊卡洛斯》上。

该论文的主要作者,麻省理工学院华莱士天体物理观测所所长迈克尔·珀尔说:“冥王星是一个使我们不断感到惊讶的神秘物体。” “在较早的远程观测中曾暗示可能会出现霾,但是直到有来自SOFIA的数据之前,才有确凿的证据来确认它确实存在。现在我们在质疑未来几年冥王星的大气层是否会崩溃–可能比我们想象的要更具弹性。”

SOFIA在2015年7月新视野号飞越前两周研究了冥王星。改装过的波音747飞越太平洋,并在潜行期间将近9英尺的望远镜对准了冥王星,这是一次类似日食的事件,冥王星在它经过遥远的恒星前时在地球表面投射了微弱的阴影。

SOFIA在红外和可见光波长范围内观察了冥王星大气层的中间层,不久之后,New Horizo​​ns飞船用无线电波和紫外线探测了它的上层和下层。SOFIA和New Horizo​​ns的这些综合观察结果在很近的时间内拍摄,为冥王星的大气层提供了最完整的描述。

蓝色,朦胧的气氛

冥王星的大气层主要是氮气,以及少量的甲烷和一氧化碳。甲烷和其他气体对阳光起反应,然后慢慢下雨到冰冷的表面,然后在大气中高出雾霾的高度,比地面高出20英里。

当《新视野》向冥王星的大气层发送回显示蓝色调雾度的图像时,发现了这些粒子的证据。现在,SOFIA的观察发现了微粒非常小,只有0.06-0.10微米厚,是人发宽度的1000倍,从而填补了更多细节。由于它们的尺寸小,当它们向表面漂移时,它们散射的蓝光比其他颜色更多,从而产生蓝色。

有了这些新见解,科学家们正在重新评估他们对冥王星大气命运的预测。许多预测表明,随着矮行星远离太阳移动,将蒸发更少的表层冰-产生更少的大气气体,同时继续造成太空损失-最终导致大气层崩溃。但是,大气并没有崩溃,而是以更短的周期性变化。

利用他们从SOFIA中学到的知识来重新分析以前的观察结果,研究人员发现雾霾在仅持续数年的周期中变厚,然后消失。这表明微小的粒子正在被相对快速地产生。研究人员认为,冥王星的不寻常轨道正在推动雾度的变化,因此,在调节其大气层方面,比起距太阳的距离更为重要。

帕格说:“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,才能找出来。”

追逐冥王星的影子

SOFIA具有独特的优势,可以利用冥王星在遥远的恒星前掠过的罕见瞬间,在远处研究冥王星,在地球表面上投射出微弱的阴影。由恒星瞬间照亮,可以分析冥王星的大气层。

冥王星的速度为每小时53,000英里,预计在新西兰附近的太平洋上短暂出现两分钟。SOFIA绘制了其拦截路线,但在掩星术前两个小时,更新的预测将阴影向北200英里。

“捕获阴影需要一点争夺。SOFIA的优势在于可移动,但是必须通过空中交通管制来清除修改后的飞行计划,”大学空间研究协会和SOFIA科学运营副主任William Reach说。“有一些紧张的时刻,但是团队一起工作,我们得到了批准。我们在恰好合适的时机到达了冥王星的阴影,并为实现这一目标感到非常高兴!”

像这样的远程观测可以让科学家们监视飞船飞越之间的行星体,飞越通常可以间隔很多年。SOFIA和New Horizo​​ns的近距离飞掠遥测收集到的这些独特观测数据证实,来自地球的掩星观测可以为航天器观测和飞掠提供高质量和互补的数据。

USRA SOFIA任务运营总监Margaret Meixner说:“ SOFIA与其他地面和天基天文观测台具有类似的互补能力,并且在未来还将继续探索。”

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