冥王星和卡戎的氣體交換

2020-12-06 天極網資訊

來抱抱，冥王星。這個遙遠寒冷的矮行星可能與它最大的衛星一起披著一件薄薄的披風。

數學模擬表明，冥王星大氣層中的氮氣可能會流到它的衛星卡戎上。如果這點可以被確認，那麼冥王星和卡戎將成為我們已知的第一個行星同它自己的衛星共享大氣層的例子。

基於數學建模的冥王星表面想像圖，太陽只是遙遠的亮點，低垂在天空中的巨大月亮就是卡戎。圖片來源：ESO

卡戎大約有冥王星一半大小，而且它繞著這個矮行星運行的軌道半徑要比月亮跟地球之間的距離小得多。早在80年代，一些研究就指出這兩個星球之間可能存在氣體交換，但是那些研究假設的是冥王星的大氣層主要是由甲烷組成的，以及這種氣體可以相對高的速度逸出。

通過地球上的望遠鏡，天文學家更加仔細地觀察了從冥王星發出的光芒，從中找尋這個星球組成的線索。結果發現冥王星的大氣層主要是由氮氣組成的，氮氣比甲烷重，而且逃逸率更低。「所以那時人們認為，即使卡戎確實可以用這種方式獲取大氣層，這樣的大氣層也太過稀薄，無法探測。」來自維吉尼亞州夏洛特思爾大學的羅伯特•約翰森（Robert Johnson）說道。

膨脹的大氣層

現在約翰森和他的團隊已經更新了冥王星大氣層上層的模型，新模型將氮氣分子移動和碰撞方式也考慮在內。他們的模型表明這個矮行星的大氣要比原先想像的溫暖，而且厚度大約是之前估計的三倍。

這也就意味著，大氣層延伸得足夠遠，遠到一些氣體可以被卡戎的引力拉走，薄薄地覆蓋住卡戎。NASA（美國宇航局）的新地平線號飛船將在2015年7月飛經冥王星。位於科羅拉多巨石城西南研究所的新地平線項目指揮阿蘭•斯特恩（Alan Stern）說，飛船上攜帶了儀器以探測卡戎表面是否存在大氣層，並且可以分析出大氣層的成分。

了解卡戎表面氣體的種類和濃度對判斷它的大氣層是來自於冥王星還是由其它方式產生的很重要。這個稀薄的大氣層也同樣有可能是氣體通過間歇泉或者火山噴口，從卡戎內部跑出來形成的。斯特恩最新的研究表明行星表面的彗星撞擊也有可能釋放出氣體雲，形成暫時的大氣層。

但是，如果冥王星和卡戎確實披著同一件披風的話，這個系統就是星球之間氣體交換活生生的例子，可以幫助我們完善模型來描述星系其它地方的現象。

「我們認為宇宙中每時每刻都有這種氣體交換發生，比如雙星系統或者是靠近它們的恆星太近的系外行星。」約翰森說，「計算和計算機模型是一回事。在這我們有一艘宇宙飛船即將飛過（冥王星）並且直接驗證我們的仿真，這太令人興奮了。」（編輯：Ent）

編譯自New Scientist, Pluto and its moon snuggle under a shared atmosphere

（作者：科普中國責任編輯：天極科普君）

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