冥王星朦胧的天空使这颗矮行星变得更冷,詹姆斯·韦伯太空望远镜发现

詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST)发现冥王星上空朦胧的天空有助于冷却这颗矮行星的大气层,与此同时,它还加速了甲烷和其他有机分子逃逸出冥王星大气层,其中一些分子随后被冥王星的近邻——卡戎捕获。

2017年,加州大学圣克鲁斯分校的行星科学家张希预测了这种雾霾的出现,以解释为什么冥王星稀薄的大气层如此“泄漏”。基于美国宇航局“新视野号”航天器(于2015年掠过冥王星)的测量结果,亚利桑那州洛厄尔天文台的行星科学家威尔·格伦迪计算出,冥王星的大气层每秒钟向太空损失1.3公斤(2.9磅)的甲烷,其中约2.5%的甲烷被卡戎拦截,从而使它的两极被有机化学物质染成红色。在太阳系中,我们没有在其他任何地方看到大气层泄漏到邻近天体上的情况。

除了雾霾使大气分子升温以便它们能够逃逸之外,张希还意识到这种雾霾对冥王星也有降温作用——这种作用此前已在冥王星的中间层中被检测到,中间层是大气层中位于几乎不存在的对流层和密度更大的平流层之上的第三层。

冥王星的中间层位于20公里到40公里(12.4到24.9英里)的高度,最高温度为零下163摄氏度(110开尔文/零下262华氏度),然后以每公里0.2摄氏度的速度冷却,最低温度为零下203摄氏度(70开尔文/零下334华氏度)。

问题是,直到现在,冥王星上还没有检测到任何雾霾。然后,出现了JWST。

张希预测,任何由雾霾层引发的大气冷却都将导致在中红外波长下的热辐射。此前,来自冥王星-卡戎系统的中红外辐射已被探测到,早在1997年欧洲的红外空间天文台,2004年的美国宇航局的“斯皮策”空间望远镜和2012年的欧洲的赫歇尔空间天文台都探测到了这种辐射。然而,在每次探测中,望远镜都缺乏足够的分辨率来区分冥王星和卡戎,也无法确定辐射来自哪里。但JWST拥有6.5米(21.4英尺)的主镜和中红外仪器(MIRI),能够区分冥王星和卡戎。因此,作为巴黎天文台唐吉·贝特朗领导的团队的一员,张希得以利用JWST探测到这种长期难以捉摸的雾霾产生的热中红外辐射。

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