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2022-07-02 13:36

研究人员找到了冥卫一红帽的可能来源

Researchers find possible source for Charon's red cap

科学家们将NASA“新视野号”任务的数据与新的实验室实验和外大气层模型结合起来,揭示了冥王星卫星冥卫一上红帽的可能成分,以及它可能是如何形成的。这是第一次使用新的实验数据对冥卫一动态甲烷大气层的描述,为最近两篇文章中描述的这颗卫星红点的起源提供了迷人的一瞥。

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“在‘新视野’之前,哈勃拍到的最好的冥王星图像只显示出一团模糊的反射光,”SwRI的兰迪·格莱斯顿说,他是‘新视野’科学团队的成员。“除了在冥王星表面发现的所有迷人的特征外,这次飞越还揭示了冥卫一的一个不寻常的特征,一个令人惊讶的红帽位于其北极。”

在2015年的相遇之后不久,新视野号的科学家们提出,在冥卫一极,一种红色的“类似托林”的物质可以通过紫外线分解甲烷分子合成。它们从冥王星逃逸后被捕获,然后在漫长的冬夜冻结在月球的极地地区。索林是由光驱动的化学反应形成的粘性有机残留物,在这种情况下,莱曼-阿尔法紫外光被星际氢分子散射。

SwRI的Ujjwal Raut博士说:“我们的发现表明,冥卫一稀薄的大气中剧烈的季节性波动,以及光线分解冷凝的甲烷霜,是理解冥卫一红色极地带起源的关键。”他是《科学进展》杂志上一篇题为《冥卫一的难熔工厂》的论文的第一作者。“这是迄今为止在行星体上观测到的最具说服力和最鲜明的地表-大气相互作用的例子之一。”

该团队在西南wri新成立的实验室天体物理和空间科学实验中心(class)逼真地复制了冥卫一的表面条件,以测量冥卫一冬季半球上的碳氢化合物的组成和颜色,这是由于甲烷在莱曼α辉光下结冰。研究小组将测量结果输入到冥卫一的一个新的大气模型中,以显示甲烷在冥卫一的北极点分解成残留物。

“我们团队新颖的‘动态光解’实验为星际莱曼α对冥卫一红色物质合成的贡献提供了新的限制,”劳特说。“我们的实验将甲烷浓缩在超高真空室中,暴露在莱曼-阿尔法光子下,以高保真地复制冥卫一两极的条件。”

SwRI的科学家们还开发了一种新的计算机模拟程序,模拟冥卫一稀薄的甲烷大气层。

《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)上一篇题为《冥卫一的极端外层动力学:对红斑的影响》(extreme Exospheric Dynamics at Charon: Implications for The Red Spot)的相关论文的第一作者本·特奥里斯(Ben Teolis)博士说:“该模型指出,冥卫一大气中存在‘爆炸性’的季节性脉动,这是由于冥王星绕太阳的长途旅行过程中条件的极端变化造成的。”

该团队将SwRI的超逼真实验结果输入到大气模型中,以估计在紫外线影响下甲烷分解产生的复杂碳氢化合物的分布。该模型的极区主要产生乙烷,这是一种无色的材料,不会导致红色。

劳特说:“我们认为太阳风的电离辐射分解了莱曼α熟的极地霜,合成了越来越复杂、更红的物质,这导致了这颗神秘的卫星上独特的反照率。”乙烷比甲烷更不容易挥发,在春季日出后很长一段时间内,乙烷会一直冻结在冥卫一的表面。暴露在太阳风下可能会将乙烷转化为持久的红色表面沉积物,从而形成冥卫一的红帽。”

SwRI的乔什·卡默博士说:“研究小组正在研究太阳风在红极形成过程中的作用。”卡默博士获得了NASA新前沿数据分析项目的持续支持。科学家们将NASA“新视野号”任务的数据与新的实验室实验和外大气层模型结合起来,揭示了冥王星卫星冥卫一上红帽的可能成分,以及它可能是如何形成的。这是第一次使用新的实验数据对冥卫一动态甲烷大气层的描述,为最近两篇文章中描述的这颗卫星红点的起源提供了迷人的一瞥。

“在‘新视野’之前,哈勃拍到的最好的冥王星图像只显示出一团模糊的反射光,”SwRI的兰迪·格莱斯顿说,他是‘新视野’科学团队的成员。“除了在冥王星表面发现的所有迷人的特征外,这次飞越还揭示了冥卫一的一个不寻常的特征,一个令人惊讶的红帽位于其北极。”

在2015年的相遇之后不久,新视野号的科学家们提出,在冥卫一极,一种红色的“类似托林”的物质可以通过紫外线分解甲烷分子合成。它们从冥王星逃逸后被捕获,然后在漫长的冬夜冻结在月球的极地地区。索林是由光驱动的化学反应形成的粘性有机残留物,在这种情况下,莱曼-阿尔法紫外光被星际氢分子散射。

SwRI的Ujjwal Raut博士说:“我们的发现表明,冥卫一稀薄的大气中剧烈的季节性波动,以及光线分解冷凝的甲烷霜,是理解冥卫一红色极地带起源的关键。”他是《科学进展》杂志上一篇题为《冥卫一的难熔工厂》的论文的第一作者。“这是迄今为止在行星体上观测到的最具说服力和最鲜明的地表-大气相互作用的例子之一。”

该团队在西南wri新成立的实验室天体物理和空间科学实验中心(class)逼真地复制了冥卫一的表面条件,以测量冥卫一冬季半球上的碳氢化合物的组成和颜色,这是由于甲烷在莱曼α辉光下结冰。研究小组将测量结果输入到冥卫一的一个新的大气模型中,以显示甲烷在冥卫一的北极点分解成残留物。

“我们团队新颖的‘动态光解’实验为星际莱曼α对冥卫一红色物质合成的贡献提供了新的限制,”劳特说。“我们的实验将甲烷浓缩在超高真空室中,暴露在莱曼-阿尔法光子下,以高保真地复制冥卫一两极的条件。”

SwRI的科学家们还开发了一种新的计算机模拟程序,模拟冥卫一稀薄的甲烷大气层。

《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)上一篇题为《冥卫一的极端外层动力学:对红斑的影响》(extreme Exospheric Dynamics at Charon: Implications for The Red Spot)的相关论文的第一作者本·特奥里斯(Ben Teolis)博士说:“该模型指出,冥卫一大气中存在‘爆炸性’的季节性脉动,这是由于冥王星绕太阳的长途旅行过程中条件的极端变化造成的。”

该团队将SwRI的超逼真实验结果输入到大气模型中,以估计在紫外线影响下甲烷分解产生的复杂碳氢化合物的分布。该模型的极区主要产生乙烷,这是一种无色的材料,不会导致红色。

劳特说:“我们认为太阳风的电离辐射分解了莱曼α熟的极地霜,合成了越来越复杂、更红的物质,这导致了这颗神秘的卫星上独特的反照率。”乙烷比甲烷更不容易挥发,在春季日出后很长一段时间内,乙烷会一直冻结在冥卫一的表面。暴露在太阳风下可能会将乙烷转化为持久的红色表面沉积物,从而形成冥卫一的红帽。”

SwRI的乔什·卡默博士说:“研究小组正在研究太阳风在红极形成过程中的作用。”卡默博士获得了NASA新前沿数据分析项目的持续支持。